JP2006126703A - Manufacturing method of plastic optical member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラスチック光学部材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a plastic optical member.
近年、通信産業の発達に伴い、プラスチック光伝送体の需要が高まると共に伝送損失が小さく、低価格であるものが要求されている。プラスチック光伝送体は、同一構造を有する石英系光伝送体と比較して、製造及び加工が容易であること並びに低価格であることなどの利点がある。プラスチック光伝送体のなかでプラスチック光ファイバ(以下、POFとも称する)は、素材が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系光ファイバと比較してやや大きいという短所を有する。しかしながら、良好な可撓性を有し軽量で加工性が良く、石英系光ファイバと比較して口径の大きい光ファイバの製造が容易であるという長所を有する。さらに低コストで製造が可能であるという長所をも有する。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ファイバとして種々検討されている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, with the development of the communication industry, the demand for plastic optical transmission bodies has increased, transmission loss is small, and low cost is required. The plastic optical transmission body has advantages such as easy manufacture and processing and low cost compared to the quartz optical transmission body having the same structure. Among plastic optical transmission bodies, plastic optical fibers (hereinafter also referred to as POF) have the disadvantage that the transmission loss is slightly larger than that of quartz optical fibers because the materials are all made of plastic. However, it has the advantages of having good flexibility, light weight, good processability, and easy production of an optical fiber having a large diameter as compared with a quartz optical fiber. Further, it has an advantage that it can be manufactured at low cost. Therefore, various studies have been made on optical fibers for short distances in which the magnitude of transmission loss is not a problem (see, for example, Patent Document 1).
プラスチック光ファイバは、プラスチックからなる芯(以下、コア又はコア部と称する)とコア部より低屈折率のプラスチックからなる外殻(以下、クラッド又はクラッド部と称する)とから構成されている。プラスチック光ファイバの製造方法の1つに、溶融押出法によりパイプ状のクラッド部(以下、クラッドパイプと称する)を形成し、そのクラッドパイプ中にコア部を形成する方法が知られている。特に、中心から外側に向かって屈折率の大きさに分布を有するコア部を備えた屈折率分布型(グレーデッドインデックス型。以下、GI型と称する)プラスチック光ファイバは、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伝送体として最近注目されている。このようなGI型プラスチック光ファイバの製造方法の1つには、界面ゲル重合法を利用して、プリフォーム(母材)を作製する。その後に前記プリフォームを加熱炉に送り込み、加熱溶融延伸させて製造する方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 The plastic optical fiber is composed of a plastic core (hereinafter referred to as a core or a core portion) and an outer shell (hereinafter referred to as a cladding or a cladding portion) made of plastic having a lower refractive index than the core portion. As one method for producing a plastic optical fiber, a method is known in which a pipe-shaped clad portion (hereinafter referred to as a clad pipe) is formed by a melt extrusion method, and a core portion is formed in the clad pipe. In particular, a refractive index distribution type (graded index type, hereinafter referred to as GI type) plastic optical fiber having a core part having a distribution of refractive index from the center toward the outside is a band of an optical signal to be transmitted. Therefore, it has recently been attracting attention as an optical transmission body having a high transmission capacity. As one of the manufacturing methods of such a GI type plastic optical fiber, a preform (base material) is manufactured by using an interfacial gel polymerization method. Thereafter, a method is known in which the preform is fed into a heating furnace and heated, melted and stretched (see, for example, Patent Document 2).
また、POFの他の製造方法として溶融連続押出法が挙げられる(例えば、特許文献3ないし6参照。)。この方法は、合成繊維の複合紡糸法を適用でき、また多芯化により生産性を高めることが可能である。さらにクリーンな繊維を連続的に効率良く生産できるという利点を有する。すなわち、コアとクラッドとを同時に押し出し延伸を行うことで連続してPOFを得ることができる。さらには、コアとクラッドと最外層(通常は保護層として機能する)とを同時に押し出し延伸を行うことでプラスチック光ファイバコード(プラスチック光ファイバ心線とも称される。以下、光ファイバコードと称する。)を連続して得ることもできる。
前記特許文献3に記載されているPOFの連続押出製法は、ドーパントを含んだ層を含む層を同心円状に積層された溶融樹脂層を、拡散領域で通過させるGI型POFの連続製法である。本方法では、拡散領域で粘度差の大きい樹脂層が長時間共押出流動する場合、各層界面での流動不安定化による乱れが生じる場合がある。この乱れが生じると、コア部での屈折率分布の乱れが生じ伝送損失の悪化を招くおそれがある。 The continuous extrusion method of POF described in Patent Document 3 is a continuous production method of GI-type POF in which a molten resin layer in which a layer including a layer including a dopant is laminated concentrically is passed through a diffusion region. In this method, when a resin layer having a large viscosity difference in the diffusion region co-extrusion flows for a long time, disturbance due to flow instability at each layer interface may occur. If this disturbance occurs, the refractive index distribution in the core portion may be disturbed, leading to a deterioration in transmission loss.
前記特許文献4記載の方法は、重層ダイで各層を押し出した後に、最外層を形成しているポリマーのガラス転移温度Tg以下の温度で加熱し、内層の拡散性添加剤を熱拡散させてGI構造を作る。本方法も特許文献3記載の方法と同様に粘度差の大きい樹脂層が長時間共押出流動する場合、各層界面での流動不安定化による乱れが生じる場合がある。この乱れにより屈折率分布の乱れが生じ伝送損失の悪化を招くおそれがある。また、前記特許文献5には、ドーパントを拡散可能な重合体に同心円状として流して、所定時間内に拡散させる方法が記載されている。しかしながら、本方法では各層の多層流動条件については特に言及していない。
In the method described in Patent Document 4, after each layer is extruded with a multilayer die, it is heated at a temperature not higher than the glass transition temperature Tg of the polymer forming the outermost layer, and the diffusible additive in the inner layer is thermally diffused to give GI. Make a structure. Similarly to the method described in Patent Document 3, in this method, when a resin layer having a large viscosity difference co-extrusion flows for a long time, disturbance due to flow instability at each layer interface may occur. Due to this disturbance, the refractive index distribution may be disturbed, and transmission loss may be deteriorated.
前記特許文献6には、光伝送体を形成する非重合性化合物を含有した2種以上の重合体をダイ内で同心円状に流動させ、POFを製造するに際し、周辺部より中心部の方が高粘度の樹脂を用いる製造方法が記載されている。また、共押出の際の樹脂の回り込み現象に関しては言及されているが、各層の粘度差(界面応力差)に起因する界面の不安定性については言及されていない。この界面の不安定性は、前述されているように屈折率分布の乱れとなり伝送損失の悪化を招くおそれがある。 In Patent Document 6, two or more kinds of polymers containing a non-polymerizable compound forming an optical transmission body are flowed concentrically in a die to produce a POF. A production method using a highly viscous resin is described. Moreover, although the wraparound phenomenon of the resin at the time of co-extrusion is mentioned, the instability of the interface due to the viscosity difference (interface stress difference) of each layer is not mentioned. As described above, the instability of the interface may disturb the refractive index distribution and cause a deterioration in transmission loss.
POFを連続押出製造する場合、共押出ダイスや拡散ゾーン(パイプなど)内で樹脂が多層流を形成するが、光の散乱の少ないPOFを製造するためには、その界面が平滑であることが必要である。しかし、隣り合って流動する樹脂層の粘度差が大きい場合、界面での剪断応力が大きくなり、界面の不安定現象が発生することが知られている(Chang Dae Han著 Multiphase Flow in Polymer Processing 第8章 P419〜448参照)。界面が不安定な状態となることにより、屈折率調整剤の熱拡散が同心円状に均一に行われない場合が生じる。これにより、得られるPOFのコア部の屈折率分布形状が歪んだものが得られる場合がある。また、界面でのポリマーの配向状態が変化することで界面不整(マイクロベンディング)が生じるおそれもある。これら欠陥が発生することで得られるPOFの機械的特性の変化(例えば、機械的強度の低下など)、光学的な変化(例えば、伝送損失の悪化)により生産性の悪化を招き、材料の損失の増加を引き起こす問題を生じている。 In the case of continuous extrusion production of POF, the resin forms a multilayer flow in a coextrusion die or a diffusion zone (such as a pipe), but in order to produce POF with little light scattering, the interface may be smooth. is necessary. However, it is known that when the viscosity difference between resin layers flowing adjacent to each other is large, the shear stress at the interface increases and an unstable phenomenon occurs at the interface (Multiphase Flow in Polymer Processing by Chang Dae Han). Chapter 8 P419-448). When the interface is in an unstable state, the thermal diffusion of the refractive index adjusting agent may not be performed uniformly in a concentric manner. As a result, there may be obtained a distorted refractive index profile at the core of the obtained POF. Further, there is a possibility that interface irregularity (microbending) may occur due to a change in the orientation state of the polymer at the interface. Loss of material results in deterioration of productivity due to changes in the mechanical properties of POF obtained by the occurrence of these defects (for example, reduction in mechanical strength) and optical changes (for example, deterioration in transmission loss). The problem causing the increase is occurring.
本発明は、多層押し出しにおける界面の不安定化を抑制し、機械的強度の維持、伝送損失の悪化の抑制を図ることが可能なプラスチック光学部材の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a plastic optical member that can suppress instability of an interface in multilayer extrusion, maintain mechanical strength, and suppress deterioration of transmission loss.
本発明者は鋭意検討した結果、POF連続製造方法において、隣接する溶融材料(溶融ポリマー)の粘度比を規定することにより界面の不安定現象を抑制し、界面での光散乱損失が少なく低伝送損失であり且つ機械的強度に優れるプラスチック光ファイバを連続して製造できることを見出した。この場合において、隣接する溶融材料間の粘度を調節する方法としては隣接する溶融材料の構成によっても異なることを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventor has suppressed the instability phenomenon at the interface by regulating the viscosity ratio of adjacent molten materials (molten polymer) in the POF continuous manufacturing method, and has low light scattering loss at the interface and low transmission. It has been found that a plastic optical fiber having a loss and excellent mechanical strength can be continuously produced. In this case, it has been found that the method for adjusting the viscosity between adjacent molten materials varies depending on the configuration of the adjacent molten materials.
(1)溶融材料を構成するポリマーマトリクスが(ほぼ)等しい場合
POFに屈折率分布を形成する場合には、屈折率調整剤(例えば、DPS(硫化ジフェニル))の濃度差による粘度変化を利用することが好ましい。これは屈折率調整剤となる低分子化合物が添加されることにより、ポリマーマトリクスの均一性が崩れこの低分子化合物が可塑剤としての効果をもたらすことによるものである。その一例を図4に示す。図4に示されているようにPMMAをポリマーマトリクスとする際に、低分子化合物であるDPSの含有量を10重量%から20重量%に増加させることにより粘度が低下することが分かる。
(1) When the polymer matrix constituting the molten material is (almost) equal When the refractive index distribution is formed in the POF, the viscosity change due to the concentration difference of the refractive index adjusting agent (for example, DPS (diphenyl sulfide)) is used. It is preferable. This is because the addition of a low molecular compound serving as a refractive index adjusting agent breaks the uniformity of the polymer matrix, and this low molecular compound provides an effect as a plasticizer. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 4, when PMMA is used as a polymer matrix, it can be seen that the viscosity is lowered by increasing the content of DPS, which is a low molecular compound, from 10 wt% to 20 wt%.
隣接する溶融材料間の粘度の相違による剪断応力を軽減し、かつ所望の屈折率分布を求めるためには添加する屈折率調整剤による粘度変化がどの程度影響するかを求めておく必要がある。屈折率調整剤によって粘度が大きく変化してしまうポリマーマトリクスを用いる場合は共押出の層数を増やして各層における屈折率調整剤の含有量を調整して隣接する溶融材料の粘度を調整することが好ましいことを見出した。なお、粘度差を検討する場合は屈折率調整剤の熱拡散が進行する過程で、濃度変化による溶融材料間の粘度差も減少する傾向となるため隣接する溶融材料の接触時の粘度差を考慮することが好ましい。 In order to reduce the shear stress due to the difference in viscosity between adjacent molten materials and to obtain a desired refractive index distribution, it is necessary to determine how much the viscosity change due to the added refractive index adjusting agent affects. When using a polymer matrix whose viscosity varies greatly depending on the refractive index adjusting agent, it is possible to adjust the viscosity of the adjacent molten material by increasing the number of coextrusion layers and adjusting the content of the refractive index adjusting agent in each layer. I found it preferable. When examining the difference in viscosity, the difference in viscosity between molten materials due to changes in concentration tends to decrease during the process of thermal diffusion of the refractive index modifier. It is preferable to do.
(2)溶融材料を構成するポリマーマトリクスが異なる場合
溶融材料間でポリマーマトリクス自体の物性が異なる場合も多く、さらに、上述のような屈折率調整剤による組成の変化の影響にも差が生じる。そこで、ポリマーマトリクスと屈折率調整剤との組み合わせによる粘度の変化を予め把握しておく必要があることを見出した。また、同一のポリマーマトリクスの場合と異なり屈折率調整剤の熱拡散の程度がマトリクスの構成によって変化するため、ポリマーマトリクスの光学的、機械的な物性値の調整ができれば屈折率プロファイルの調整の観点では有効な制御方法の1つであることを見出した。
(2) When the polymer matrix constituting the molten material is different In many cases, the physical properties of the polymer matrix itself are different between the molten materials, and there is also a difference in the influence of the composition change due to the refractive index adjusting agent as described above. Therefore, it has been found that it is necessary to grasp in advance the change in viscosity due to the combination of the polymer matrix and the refractive index adjusting agent. In addition, unlike the case of the same polymer matrix, the degree of thermal diffusion of the refractive index modifier varies depending on the matrix configuration, so if the optical and mechanical properties of the polymer matrix can be adjusted, the viewpoint of adjusting the refractive index profile Then, it discovered that it was one of the effective control methods.
(3)その他
溶融材料間で粘度が異なる場合、押出温度を調整して、粘度差を小さくすることができる。但し、合流した後の滞留時間が長い場合は、溶融材料間の温度差が緩和し粘度差が大きくなり、界面の不安定現象、もしくは回り込み現象による層の逆転(入れ替わりなど)が生ずることを見出した。この場合には、滞留時間を短くするため、形成されるPOFの引取速度を速めることが有効であることを見出した。
(3) Others When the viscosities differ between molten materials, the viscosity difference can be reduced by adjusting the extrusion temperature. However, when the residence time after joining is long, the temperature difference between the melted materials is relaxed and the viscosity difference becomes large, and the instability phenomenon at the interface or the layer inversion (replacement) due to the wraparound phenomenon occurs. It was. In this case, it has been found that it is effective to increase the take-up speed of the formed POF in order to shorten the residence time.
本発明者は、隣り合う溶融材料の粘度比(VR;Viscosity Ratio)を50以下となるように調整して押し出ことにより、隣接する溶融材料の界面での剪断応力差がある小さくなり、界面での不安定流動の発生を抑制することができることを見出した。これにより、各層厚みが均一で、界面の平滑性も高く、界面での光の散乱が抑えられ、光学特性の良好なプラスチック光ファイバを得ることができる。 The present inventor adjusts the viscosity ratio (VR) of adjacent molten materials to 50 or less and extrudes, thereby reducing the shear stress difference at the interface between adjacent molten materials. It has been found that the generation of unstable flow at the substrate can be suppressed. Thereby, the thickness of each layer is uniform, the smoothness of the interface is high, light scattering at the interface is suppressed, and a plastic optical fiber with good optical characteristics can be obtained.
本発明のプラスチック光学部材の製造方法は、複数の溶融材料を積層させて押し出されて形成されるプラスチック光学部材の製造方法において、前記溶融押出を行う際に、隣り合う前記溶融材料の粘度比を50以下とする。より好ましくは30以下とし、最も好ましくは20以下とすることである。隣接する層が、同心円状に配置されてなることが好ましい。 The method for producing a plastic optical member according to the present invention is a method for producing a plastic optical member formed by laminating a plurality of molten materials to form a viscosity ratio of adjacent molten materials when performing the melt extrusion. 50 or less. More preferably, it is 30 or less, and most preferably 20 or less. It is preferable that adjacent layers are arranged concentrically.
前記各溶融材料の温度を調整することが好ましい。前記各溶融材料の少なくとも1つが、(メタ)アクリル酸エステルよりなる重合体を主成分とすることが好ましい。前記各溶融材料の少なくとも1つが、ポリメチルメタクリレートを主成分とすることが好ましい。前記ポリメチルメタクリレートの重合度が100以上5000以下であることが好ましい。前記溶融材料を3種類以上押し出す場合であって、前記各々の溶融材料の屈折率が異なることで、屈折率分布型の光導波路を形成することが好ましい。 It is preferable to adjust the temperature of each molten material. It is preferable that at least one of the molten materials has a polymer composed of (meth) acrylic acid ester as a main component. It is preferable that at least one of the molten materials has polymethyl methacrylate as a main component. The polymerization degree of the polymethyl methacrylate is preferably 100 or more and 5000 or less. In the case of extruding three or more types of the molten material, it is preferable that a refractive index distribution type optical waveguide is formed by the refractive index of each of the molten materials being different.
本発明のプラスチック光学部材の製造方法によれば、複数の溶融材料を積層させて押し出されて形成されるプラスチック光学部材の製造方法において、前記溶融押出を行う際に、隣り合う前記溶融材料の粘度比を50以下とするから、共押出し流動中の各溶融材料界面が安定になるため、界面が平滑であり、界面不整による伝送損失上昇が少ないプラスチック光学部材、特にプラスチック光ファイバを得ることができる。また、共押出し流動が安定することにより、押し出したプラスチック光学部材の外径変動も抑制できる。さらに、外径変動が抑制されるため、プラスチック光学部材切れなどの製造中のトラブルが減少し、連続製造方法に適する。 According to the method for manufacturing a plastic optical member of the present invention, in the method for manufacturing a plastic optical member formed by laminating a plurality of molten materials, the viscosity of the adjacent molten materials is used when performing the melt extrusion. Since the ratio of the ratio is 50 or less, each molten material interface during co-extrusion flow becomes stable, and thus a plastic optical member, particularly a plastic optical fiber, which has a smooth interface and little increase in transmission loss due to interface irregularity can be obtained. . Moreover, when the co-extrusion flow is stabilized, fluctuations in the outer diameter of the extruded plastic optical member can be suppressed. Furthermore, since fluctuations in the outer diameter are suppressed, troubles during production, such as the plastic optical member being cut, are reduced, making it suitable for a continuous production method.
以下、本発明について詳細に説明する。実施の形態については、本発明の好適な適用例を記載しているものであり、本発明を何ら制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The preferred embodiment describes a preferred application example of the present invention, and does not limit the present invention.
(コア部)
コア部の原料の重合性モノマーとしては、塊状重合が容易である原料を選択するのが好ましい。光透過性が高く塊状重合しやすい原料としては例えば、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),主鎖環状含フッ素ポリマー形成モノマー類(e)等を例示することができ、コア部は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から形成することができる。これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル類を重合性モノマーとして含む組成を好ましく用いることができる。
(Core part)
As the polymerizable monomer for the raw material of the core part, it is preferable to select a raw material that can be easily bulk-polymerized. Examples of raw materials that are highly light transmissive and easy to bulk polymerize include the following (meth) acrylic acid esters (fluorine-free (meth) acrylic acid ester (a), fluorine-containing (meth) acrylic acid ester (b) ), Styrenic compounds (c), vinyl esters (d), main chain cyclic fluorinated polymer-forming monomers (e), etc., and the core is a homopolymer of these, or two of these monomers It can form from the copolymer which consists of the above, and the mixture of a homopolymer and / or a copolymer. Among these, a composition containing (meth) acrylic acid esters as a polymerizable monomer can be preferably used.
以上に挙げた重合性モノマーとして具体的に、(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(MMA)、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(BzMA)、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・02,6]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、ノル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、(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、(e)主鎖環状含フッ素モノマー類としては、モノマーとして環状構造を有するまたもしくは環化重合することによって非晶質の主鎖に環状構造を有する含フッ素重合体を形成するポリマーを形成するものであり、ポリパーフルオロブタニルビニルエーテルや特開平8−334634号公報などに例示される主鎖に脂肪環もしくは複素環を有するようなポリマーを形成するモノマー、および特願2004−186199号に例示されるものなどが挙げられる。勿論、これらに限定されるものではない。モノマーの単独あるいは共重合体からなるコア部のポリマーの屈折率は、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,組成比を選択する。特に好ましいポリマーとしては、透明樹脂であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)が挙げられる。 Specific examples of the polymerizable monomers listed above include (a) fluorine-free methacrylic acid ester and fluorine-free acrylic acid ester: methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-tert - butyl, phenyl methacrylate benzyl (BzMA), methacrylate, cyclohexyl methacrylate, diphenylmethyl, tricyclo [5 · 2 · 1 · 0 2,6] decanyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornene Nyl methacrylate and the like, and methyl acrylate, ethyl acrylate, tert-butyl acrylate, phenyl acrylate, and the like. In addition, (b) fluorine-containing acrylic acid ester and fluorine-containing methacrylate ester include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3 , 3-Pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2, 3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate and the like. Further, (c) styrene compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and (d) vinyl esters include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenyl acetate, vinyl chloroacetate. (E) As the main chain cyclic fluorinated monomers, a polymer having a cyclic structure as a monomer or forming a fluorinated polymer having a cyclic structure in an amorphous main chain by cyclopolymerization is formed. A monomer that forms a polymer having an alicyclic ring or a heterocyclic ring in the main chain exemplified in polyperfluorobutanyl vinyl ether and JP-A-8-334634, and Japanese Patent Application No. 2004-186199. Examples thereof are exemplified. Of course, it is not limited to these. The type and composition ratio of the constituent monomers are selected so that the refractive index of the polymer of the core portion made of a monomer alone or a copolymer is equal to or higher than that of the cladding portion. A particularly preferred polymer is polymethyl methacrylate (PMMA), which is a transparent resin.
さらに、作製する光学部材の一種であるプラスチック光ファイバを近赤外線用途に用いる場合は、コア部のポリマーを構成するC−H結合に起因した吸収損失が起こるために、特許第3332922号公報などに記載されているような重水素化ポリメチルメタクリレート(PMMA−d8)、ポリトリフルオロエチルメタクリレート(P3FMA)、ポリヘキサフルオロイソプロピル2−フルオロアクリレート(HFIP 2−FA)などを始めとする、C−H結合の水素原子(H)を重水素原子(D)やフッ素(F)などで置換した重合体を用いることで、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することができる。なお、原料モノマーは重合後の透明性を損なわないためにも、不純物や散乱源となる異物は重合前に十分に低減することが望ましい。 Furthermore, when a plastic optical fiber, which is a kind of optical member to be produced, is used for near-infrared applications, absorption loss due to the C—H bond constituting the polymer of the core portion occurs, and therefore, in Japanese Patent No. 3332922 C—H, including deuterated polymethyl methacrylate (PMMA-d8), polytrifluoroethyl methacrylate (P3FMA), polyhexafluoroisopropyl 2-fluoroacrylate (HFIP 2-FA) and the like as described By using a polymer in which the hydrogen atom (H) of the bond is substituted with a deuterium atom (D), fluorine (F), or the like, the wavelength region causing this transmission loss can be lengthened, and the transmission signal light Loss can be reduced. In addition, in order not to impair the transparency after polymerization of the raw material monomer, it is desirable to sufficiently reduce impurities and foreign substances that become scattering sources before polymerization.
(クラッド部)
クラッド部の素材には、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、コア部との密着性が良いものを好ましく用いることができる。ただし、素材の選択によってコア部とクラッド部の界面の不整が起こりやすい、もしくは製造適性上好ましくない場合などにおいては、コア部とクラッド部の間にさらに層を設けても良い。例えば、コア部との界面(即ち、中空管の内壁面)に、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーからなるアウターコア層を形成することにより、コア部とクラッド部との界面状態を矯正することができる。アウターコア層の詳細については後述する。勿論、アウターコア層を形成せずに、クラッド部そのものを、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーから形成することもできる。
(Clad part)
For the material of the clad part, it is preferable to use a material having a refractive index lower than the refractive index of the core part and having good adhesion to the core part because the light transmitted through the core part is totally reflected at the interface between them. Can do. However, in the case where irregularity of the interface between the core part and the clad part is likely to occur due to selection of the material or it is not preferable in terms of manufacturing suitability, a layer may be further provided between the core part and the clad part. For example, by forming an outer core layer made of a polymer having the same composition as the matrix of the core part at the interface with the core part (that is, the inner wall surface of the hollow tube), the interface state between the core part and the cladding part is corrected. can do. Details of the outer core layer will be described later. Of course, without forming the outer core layer, the cladding part itself can be formed of a polymer having the same composition as the matrix of the core part.
クラッド部の素材としては、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。例えば、フッ素含有モノマーの単独重合体または共重合体からなるのが好ましい。フッ素含有モノマーとしてはフッ化ビニリデン(PVDF)が好ましく、フッ化ビニリデンを10質量%以上含有する1種以上の重合性モノマーを重合させて得られるフッ素樹脂が好ましく用いることができる。 As the material for the clad part, a material excellent in toughness and heat and heat resistance is preferably used. For example, it preferably comprises a homopolymer or copolymer of a fluorine-containing monomer. As the fluorine-containing monomer, vinylidene fluoride (PVDF) is preferable, and a fluororesin obtained by polymerizing one or more polymerizable monomers containing 10% by mass or more of vinylidene fluoride can be preferably used.
また、後述の溶融押出法により重合体を成形し、クラッド部を作製する場合は、重合体の溶融粘度が適当であることが必要である。こ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特に重量平均分子量との相関がある。本発明においては、重量平均分子量が1万〜100万の範囲であることが適当であり、より好ましくは5万〜50万の範囲である。 Moreover, when forming a clad part by shape | molding a polymer with the below-mentioned melt extrusion method, it is necessary for the melt viscosity of a polymer to be suitable. As for the melt viscosity, molecular weight is used as a correlated physical property, and particularly, there is a correlation with the weight average molecular weight. In the present invention, the weight average molecular weight is suitably in the range of 10,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 50,000 to 500,000.
さらに、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、吸水率が低いポリマーをクラッド部の素材(材料)として用いる。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部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部を作製することが好ましい。また、前記アウターコア層を作製する場合にも同様の吸水率のポリマーを用いることが好ましい。吸水率(%)は、ASTM D 570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。 Furthermore, it is preferable to prevent moisture from entering the core as much as possible. For this purpose, a polymer having a low water absorption rate is used as a material (material) for the cladding. That is, it is preferable to produce a clad part using a polymer having a saturated water absorption rate (hereinafter referred to as a water absorption rate) of less than 1.8%. More preferably, the clad portion is formed using less than 1.5% polymer, and more preferably less than 1.0% polymer. Further, it is preferable to use a polymer having the same water absorption rate when the outer core layer is produced. The water absorption rate (%) can be calculated by immersing the test piece in water at 23 ° C. for 1 week according to the ASTM D 570 test method and measuring the water absorption rate at that time.
(重合開始剤)
前記コア部及び/又はクラッド部が、重合性モノマーから重合されたポリマーから作製される場合、重合の際に重合開始剤が用いられる。重合開始剤としては、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、重合開始剤は勿論これらに限定されるものではなく、更には2種類以上を併用してもよい。
(Polymerization initiator)
When the core part and / or the clad part are made from a polymer polymerized from a polymerizable monomer, a polymerization initiator is used in the polymerization. As a polymerization initiator, it can select suitably according to the monomer and polymerization method to be used, for example, benzoyl peroxide (BPO), tert- butyl peroxy-2-ethyl hexanate (PBO), di-tert-butyl. Examples thereof include peroxide compounds such as peroxide (PBD), tert-butyl peroxyisopropyl carbonate (PBI), and n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). In addition, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2 '-Azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2 , 4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3′-azobis (3-ethylpentane , Dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2′-azobis (2- And azo compounds such as methyl propionate). Of course, the polymerization initiator is not limited to these, and two or more kinds may be used in combination.
(連鎖移動剤)
コア部形成用重合性組成物及びクラッド部形成用重合性組成物は、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してPOF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。
(Chain transfer agent)
The polymerizable composition for forming a core part and the polymerizable composition for forming a clad part preferably contain a chain transfer agent. The chain transfer agent is mainly used for adjusting the molecular weight of the polymer. When the polymerizable composition for forming the clad part and the core part contains a chain transfer agent, when the polymer is formed from the polymerizable monomer, the polymerization rate and the degree of polymerization are more controlled by the chain transfer agent. And the molecular weight of the polymer can be adjusted to a desired molecular weight. For example, when the obtained preform is drawn by drawing to make POF, the mechanical properties at the time of drawing can be adjusted to a desired range by adjusting the molecular weight, which contributes to improvement of productivity. .
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、前記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。 About the said chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd edition (edited by J. BRANDRUP and EH IMMERGUT, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masato Kinoshita, “Experimental Methods for Polymer Synthesis”, Kagaku Dojin, published in 1972.
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など)、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−トルエンチオールなど)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(D)やフッ素原子(F)で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は2種類以上を併用してもよい。 Examples of chain transfer agents include alkyl mercaptans (for example, n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan), thiophenols (for example, thiophenol, m- Bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used. In particular, it is preferable to use an alkyl mercaptan such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom (D) or a fluorine atom (F) can also be used. Of course, the chain transfer agent is not limited to these, and two or more of these chain transfer agents may be used in combination.
(屈折率調整剤)
前記コア部用重合性組成物に屈折率調整剤を含有させるのが好ましい。なお、場合によっては、クラッド部重合性組成物に屈折率調整剤を含有させても良い。屈折率調整剤の濃度に分布を持たせることによって、前記濃度の分布に基づいて屈折率分布型のコアを容易に作製することができる。屈折率調整剤を用いなくとも、コア部の形成に2種以上の重合性モノマーを用い、コア部内に共重合比の分布を持たせることによって、屈折率分布構造を導入することもできるが、共重合の組成比制御などと比較して、製造の簡便さなどを鑑みると屈折率調整剤を用いることが好ましい。
(Refractive index modifier)
It is preferable to add a refractive index adjusting agent to the polymerizable composition for the core part. In some cases, the clad part polymerizable composition may contain a refractive index adjusting agent. By providing a distribution of the concentration of the refractive index adjusting agent, a refractive index distribution type core can be easily produced based on the concentration distribution. Even without using a refractive index adjusting agent, it is possible to introduce a refractive index distribution structure by using two or more polymerizable monomers for forming the core portion and having a distribution of the copolymerization ratio in the core portion. It is preferable to use a refractive index adjusting agent in view of the ease of production and the like as compared with the composition ratio control of copolymerization.
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。これらは、特許第3332922号公報や特開平5−173026号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成される重合体との比較において溶解性パラメータとの差が7(cal/cm3)1/2以内であると共に、屈折率の差が0.001以上であり、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変化する性質を有し、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、いずれも用いることができる。 The refractive index adjusting agent is also called a dopant, and is a compound different from the refractive index of the polymerizable monomer used together. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm 3) in comparison with a polymer produced by monomer synthesis as described in Japanese Patent No. 3333292 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-173026. ) Within 1/2 , and the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property of changing the refractive index as compared to the additive-free polymer. Any of those which can stably coexist and are stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer which is the above-mentioned raw material can be used.
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層内の含有量と熱拡散によって濃度分布を制御し、ドーパントの濃度に傾斜を持たせ、コア部にドーパントの濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成する方法を例示する。このように、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ファイバ(GI型POF)となる。 Use the above-mentioned properties as a dopant that can stably coexist with the polymer and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the above-described polymerizable monomer. Can do. In the present embodiment, the core portion-forming polymerizable composition contains a dopant, and in the step of forming the core portion, the concentration distribution is controlled by the content and thermal diffusion in the layer, and the concentration of the dopant is inclined, A method of forming a refractive index distribution structure based on the dopant concentration distribution in the core portion will be exemplified. Thus, the core portion having the refractive index distribution is referred to as a “refractive index distribution type core portion”. By forming the gradient index core part, the obtained optical member becomes a gradient index plastic optical fiber (GI POF) having a wide transmission band.
前記ドーパントとしては、特許第3332922号や特開平11−142657号公報に記載されている様な、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)、ジフェニル(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)、硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体などが挙げられる。中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOおよび硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体が好ましい。なお、これらの化合物中に存在する水素原子を重水素原子に置換した化合物も広い波長域での透明性を向上させる目的で用いることができる。 Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), and phthalic acid as described in Japanese Patent No. 3333292 and JP-A-11-142657. Examples include benzyl-n-butyl (BBP), diphenyl phthalate (DPP), diphenyl (DP), diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO), diphenyl sulfide derivatives, and dithian derivatives. Among them, BEN, DPS, TPP, DPSO, sulfurized diphenyl derivatives, and dithian derivatives are preferable. In addition, compounds obtained by substituting hydrogen atoms present in these compounds with deuterium atoms can also be used for the purpose of improving transparency in a wide wavelength region.
屈折率調整剤の濃度および分布を調整することによって、光学部材であるPOFの屈折率を所望の値に変化させることができる。その添加量は、用途および組み合わされる部材に応じて適宜選ばれる。屈折率調整剤は、複数種類添加してもよい。 By adjusting the concentration and distribution of the refractive index adjusting agent, the refractive index of the POF that is the optical member can be changed to a desired value. The addition amount is appropriately selected according to the use and the member to be combined. A plurality of types of refractive index adjusting agents may be added.
(その他の添加剤)
その他、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部には、光伝送性能を低下させない範囲で、それらを作製する重合性組成物にその他の添加剤を添加することができる。例えば、コア部もしくはその一部に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。前記誘導放出機能化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上するので、例えば、光伝送リンクの一部に光ファイバ増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料モノマーに添加した後、重合することによって、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部に含有させることができる。
(Other additives)
In addition, other additives can be added to the polymerizable composition for producing them in the core part, the clad part, or a part thereof, as long as the optical transmission performance is not deteriorated. For example, a stabilizer can be added to the core portion or a part thereof for the purpose of improving weather resistance, durability, and the like. Further, for the purpose of improving optical transmission performance, a stimulated emission functional compound for optical signal amplification can be added. By adding the stimulated emission functional compound, the attenuated signal light can be amplified by the excitation light, and the transmission distance is improved. For example, it can be used as an optical fiber amplifier in a part of the optical transmission link. . These additives can also be contained in the core part, the clad part, or a part of them by adding to the raw material monomer and then polymerizing.
[保護層形成用材料]
本発明で製造されるPOFに保護層を形成して、光ファイバコードとすることで機械的強度が上昇してハンドリングが容易となる。用いられる保護層形成用材料には、POFに熱的ダメージ(例えば、変形,変性,熱分解など)を与えないものを選択する。そこで、POFを形成するポリマーのガラス転移温度Tg(℃)以下で、かつ(Tg−50)℃以上で硬化可能なポリマーを用いることが好ましい。また、生産コストの低減のために、成形時間(材料が硬化する時間)が1秒以上10分以下、好ましくは1秒以上5分以下であるものを用いることがより好ましい。なお、POFが複数のポリマーから形成される場合には、それら各ポリマーのガラス転移温度のなかで、最も低い温度のガラス転移温度をTg(℃)とみなす。なお、PVDFなどようにガラス転移温度Tg(℃)が常温以下(例えば、PVDFでは約−40℃)の場合や、ガラス転移温度を有さないポリマーの場合には、他の相転移温度、例えば融点を基準温度とする。
[Protective layer forming material]
By forming a protective layer on the POF manufactured according to the present invention to form an optical fiber cord, the mechanical strength increases and handling becomes easy. As the protective layer forming material used, a material that does not cause thermal damage (for example, deformation, modification, thermal decomposition, etc.) to the POF is selected. Therefore, it is preferable to use a polymer that can be cured at a glass transition temperature Tg (° C.) or lower and (Tg-50) ° C. or higher of the polymer that forms POF. Further, in order to reduce production cost, it is more preferable to use a molding time (time for curing the material) of 1 second to 10 minutes, preferably 1 second to 5 minutes. When the POF is formed from a plurality of polymers, the glass transition temperature at the lowest temperature among the glass transition temperatures of each polymer is regarded as Tg (° C.). In the case where the glass transition temperature Tg (° C.) is not higher than room temperature (for example, about −40 ° C. for PVDF) such as PVDF, or in the case of a polymer having no glass transition temperature, other phase transition temperatures such as The melting point is taken as the reference temperature.
保護層形成用材料としては、ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP)などに代表される一般的なオレフィン系ポリマーや塩化ビニル,ナイロンなどの汎用性の高いポリマーのほかに、具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを挙げることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム(例えば、天然ゴム,イソプレンゴムなど),ブタジエン系ゴム(例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム,ブタジエンゴムなど),ジエン系特殊ゴム(例えば、ニトリルゴム,クロロプレンゴムなど),オレフィン系ゴム(例えば、エチレン−プロピレンゴム,アクリルゴム,ブチルゴム,ハロゲン化ブチルゴムなど),エーテル系ゴム,ポリスルフィド系ゴム,ウレタン系ゴムなどが挙げられる。 In addition to general olefin polymers such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), and highly versatile polymers such as vinyl chloride and nylon, specific materials for protective layer formation include: Can be mentioned. Since these have high elasticity, they are also effective from the viewpoint of imparting mechanical properties such as bending. First, rubber which is one form of the polymer can be mentioned. Specifically, isoprene-based rubber (for example, natural rubber, isoprene rubber, etc.), butadiene-based rubber (for example, styrene-butadiene copolymer rubber, butadiene rubber), diene special rubber (for example, nitrile rubber, chloroprene rubber, etc.) ), Olefin rubber (for example, ethylene-propylene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, etc.), ether rubber, polysulfide rubber, urethane rubber and the like.
保護層形成用材料としては、室温で流動性を示して加熱することにより、その流動性が消失して硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、ポリジエン系(例えば、基本構造がポリイソプレン,ポリブタジエン,ブタジエン−アクリロニトリル共重合体,ポリクロロプレンなど),ポリオレフィン系(例えば、基本構造がポリオレフィン,ポリイソブチレンなど),ポリエーテル系(例えば、基本構造がポリ(オキシプロピレン)など),ポリスルフィド系(例えば、基本構造がポリ(オキシアルキレンジスフィド)など),ポリシロキサン系(例えば、基本構造がポリ(ジメチルシロキサン)など)などを挙げることができる。 As the material for forming the protective layer, it is possible to use a liquid rubber that exhibits fluidity at room temperature and is cured by heating when the fluidity disappears. Specifically, polydiene-based (for example, basic structure is polyisoprene, polybutadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene, etc.), polyolefin-based (for example, basic structure is polyolefin, polyisobutylene, etc.), polyether-based (for example, , Basic structure is poly (oxypropylene), etc., polysulfide type (eg, basic structure is poly (oxyalkylene disulfide), etc.), polysiloxane type (eg, basic structure is poly (dimethylsiloxane), etc.) Can do.
本発明において用いられる樹脂(マスターバッチのベースレジン含む)としては、エチレン,プロピレンあるいはα−オレフィンの重合体などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの重合体としては、例えばエチレンの単独重合体、エチレン−α−オレフィンの共重合体、エチレン−プロピレン共重合体である。 Examples of the resin (including the base resin of the masterbatch) used in the present invention include thermoplastic resins such as ethylene, propylene or α-olefin polymers. Examples of these polymers include ethylene homopolymers, ethylene-α-olefin copolymers, and ethylene-propylene copolymers.
これらの熱可塑性樹脂に金属水和物あるいはリン,窒素を含有し、着色剤である難燃性物質を配合したマスターバッチ(master batch)が併せて用いられる。マスターバッチとは、機能性添加剤を高濃度として樹脂に混合し混練したものである。添加剤はバルク樹脂と混練させるため、熱に対して安定な無機化合物を選択することが多く、その機能性としては、帯電防止のための導電性物質、難燃性物質、着色用の染料や顔料などが挙げられ、特に添加剤として着色剤を用いる場合に用いられる事が多い。またマスターバッチを作成する際に高濃度で分散させるため、さらに分散剤や滑剤を添加したり、添加剤を改質して製造されることもある。 A master batch containing a metal hydrate or phosphorus and nitrogen and a flame retardant material as a colorant is used together with these thermoplastic resins. A masterbatch is a product obtained by mixing a functional additive in a resin at a high concentration and kneading. Since the additive is kneaded with the bulk resin, an inorganic compound that is stable against heat is often selected, and its functionality includes an antistatic conductive material, a flame retardant material, a coloring dye, Pigments, and the like, and is often used particularly when a colorant is used as an additive. Further, in order to disperse at a high concentration when preparing a masterbatch, it may be produced by adding a dispersant or a lubricant or modifying the additive.
本発明において用いられる添加剤としての無機微粒子は粒度の細かなものが好ましい。特にプラスチック光ファイバと接する最内層や最外層は粗い粒子が混入していると、光ファイバを傷つけたり、作業性が悪化したりするので好ましくない。 Inorganic fine particles as additives used in the present invention are preferably fine in particle size. In particular, it is not preferable that coarse particles are mixed in the innermost layer and the outermost layer in contact with the plastic optical fiber, because the optical fiber is damaged or workability is deteriorated.
添加剤として具体的には限定されるものではないが、例えば導電性物質としては錫や亜鉛合金粉や銀等の貴金属微粒子、難燃性物質としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物などが挙げられ、着色の顔料としては、カーボンブラック,酸化チタン, 酸化ジルコニウムなどが好ましく用いられる。カーボンブラックは、低コストであり、光ファイバ用被覆材として用いる場合に、着色以外に制電性も有しているので静電気を帯びにくくなる、近赤外域に吸収を持つので外乱光の遮閉性に富むうえ、曲げなどで光ファイバの外部へ放出された光が再度戻ってくる事を抑制することを抑制するなど有利な点が多く、特に好ましい。 Although it is not specifically limited as an additive, for example, as a conductive substance, noble metal fine particles such as tin, zinc alloy powder and silver, and as a flame retardant substance, metal water such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide is used. Examples of the coloring pigment include carbon black, titanium oxide, and zirconium oxide. Carbon black is low-cost, and when used as a coating material for optical fibers, it has antistatic properties in addition to coloring, making it difficult to be charged with static electricity. It is particularly preferable because it has many advantages such as being restrained from being returned to the outside of the optical fiber due to bending or the like.
マスターバッチ中に含まれる添加剤の濃度は30.0重量%以下の範囲内であり、好ましくは5重量%以上20.0重量%以下の範囲内であり、更に好ましくは10.0重量%以上、15.0重量%以下の範囲内である。添加剤があまり少ないとマスターバッチとしての効果がなく、30重量%を超えて含有しているとマスターバッチが脆くなったり、分散性が低下する。 The concentration of the additive contained in the master batch is in the range of 30.0% by weight or less, preferably in the range of 5% by weight or more and 20.0% by weight or less, more preferably 10.0% by weight or more. It is in the range of 15.0% by weight or less. When there are too few additives, there is no effect as a masterbatch, and when it contains more than 30% by weight, the masterbatch becomes brittle or the dispersibility decreases.
マスターバッチとバルク樹脂を混合して得られるポリマー中に含まれる好ましい添加剤の濃度は0.10重量%以上10.0重量%以下であり、より好ましくは0.15重量%以上5.0重量%以下であり、0.20重量%以上、3.0重量%以下であることが更に好ましい。0.10重量%未満であると実質的に添加剤の添加効果が発現しない、10重量を超えると、樹脂の流動性や靭性が損なわれ、被覆中に樹脂切れや外径変動等のトラブルが発生する。 The concentration of the preferred additive contained in the polymer obtained by mixing the masterbatch and the bulk resin is 0.10 wt% or more and 10.0 wt% or less, more preferably 0.15 wt% or more and 5.0 wt%. % Or less, more preferably 0.20% by weight or more and 3.0% by weight or less. When the amount is less than 0.10% by weight, the additive effect of the additive is not substantially exhibited. When the amount exceeds 10%, the fluidity and toughness of the resin are impaired, and troubles such as resin breakage and outer diameter fluctuation occur during coating. appear.
また、本発明に用いられる熱可塑性樹脂及びマスターバッチの分子量(例えば、数平均分子量,重量平均分子量など),分子量分布,融点,メルトフローレートなどは特に限定されるものではない。メルトフローレートは、熱可塑性プラスチックの流れ試験方法(JIS K 7210 1916)により得られるメルトフローレート(MFR)が、樹脂の流動性の指標となる。MFRは、値が近い方が押し出しが均一になる。 Further, the molecular weight (for example, number average molecular weight, weight average molecular weight, etc.), molecular weight distribution, melting point, melt flow rate and the like of the thermoplastic resin and masterbatch used in the present invention are not particularly limited. As for the melt flow rate, the melt flow rate (MFR) obtained by the thermoplastic flow test method (JIS K 7210 1916) is an indicator of the fluidity of the resin. The closer the value of MFR, the more uniform the extrusion.
バルク樹脂とマスターバッチとの樹脂溶融温度が異なると、押出装置内の流動が不均一になる(スクリューで押し出す量が変動する)ため、吐出変動が大きくなり、被覆後の外径も変動してしまう。そのためこれら樹脂の融点、バルク樹脂融点Ta(℃)とマスターバッチ融点Tb(℃)との温度差が小さい方が好ましい。 If the resin melting temperature of the bulk resin and the master batch are different, the flow in the extrusion device becomes non-uniform (the amount of extrusion with the screw varies), resulting in large fluctuations in discharge, and the outer diameter after coating also varies. End up. Therefore, it is preferable that the temperature difference between the melting point of these resins, the bulk resin melting point Ta (° C.) and the master batch melting point Tb (° C.) is small.
本発明では、熱可塑性樹脂の融点Ta(℃)とマスターバッチの融点Tb(℃)との差を
|Ta−Tb|℃≦25℃とすることが好ましく、より好ましくは
|Ta−Tb|℃≦10℃であり、最も好ましくは
|Ta−Tb|℃≦5℃である。
Taの方がTbよりも20℃より大きいと、熱可塑性樹脂の溶融は進むが、マスターバッチの溶融が進行しないため保護層の形成が困難となる。また、20℃より差が大きいと、熱可塑性樹脂あるいはマスターバッチを溶解させるために高温とする必要が生じる。この場合に、マスターバッチを構成しているベースレジン(ベース樹脂)の分解が生じるおそれがある。
In the present invention, the difference between the melting point Ta (° C.) of the thermoplastic resin and the melting point Tb (° C.) of the master batch is preferably | Ta−Tb | ° C ≦ 25 ° C., more preferably | Ta−Tb | ° C. ≦ 10 ° C., and most preferably | Ta−Tb | ° C. ≦ 5 ° C.
When Ta is higher than Tb by 20 ° C., melting of the thermoplastic resin proceeds, but formation of a protective layer becomes difficult because melting of the masterbatch does not proceed. On the other hand, when the difference is larger than 20 ° C., it is necessary to increase the temperature in order to dissolve the thermoplastic resin or the master batch. In this case, the base resin (base resin) constituting the master batch may be decomposed.
また、本発明においては、熱可塑性樹脂のメルトフローレートM1(g/10min)とマスターバッチのメルトフローレートM2(g/10min)との比を
(1/4)≦(M2/M1)≦(4/1)とすることが好ましく、より好ましくは
(1/2)≦(M2/M1)≦(2/1)であり、最も好ましくは
(1/1.5)≦(M2/M1)≦(1.5/1)である。
1/4よりも小さい場合あるいは、4/1よりも比が大きい場合には、熱可塑性樹脂とマスターバッチとの相溶性が劣る被覆材となり、均一な保護層の形成が困難となる。それにより、添加剤の分散に問題が生じたり、保護層の可撓性が失われたりするおそれがある。
In the present invention, the ratio of the melt flow rate M1 (g / 10 min) of the thermoplastic resin to the melt flow rate M2 (g / 10 min) of the master batch is set to (1/4) ≦ (M2 / M1) ≦ ( 4/1), more preferably (1/2) ≦ (M2 / M1) ≦ (2/1), and most preferably (1 / 1.5) ≦ (M2 / M1) ≦. (1.5 / 1).
When the ratio is smaller than 1/4 or when the ratio is larger than 4/1, the coating material has poor compatibility between the thermoplastic resin and the master batch, and it is difficult to form a uniform protective layer. This may cause a problem in dispersion of the additive or lose the flexibility of the protective layer.
本発明において、被覆材中の有色微粒子の含有量x(wt%)を
0.05≦x(wt%)≦20とすることが好ましく、より好ましくは
0.07≦x(wt%)≦10であり、最も好ましくは
0.1≦x(wt%)≦5である。
0.05wt%より少ないと添加剤の機能が十分発現しないおそれがある。また、20wt%を超えると、保護層のポリマーの可撓性が失われるおそれがある。
In the present invention, the content x (wt%) of the colored fine particles in the coating material is preferably 0.05 ≦ x (wt%) ≦ 20, more preferably 0.07 ≦ x (wt%) ≦ 10. And most preferably 0.1 ≦ x (wt%) ≦ 5.
If it is less than 0.05 wt%, the function of the additive may not be sufficiently exhibited. Moreover, when it exceeds 20 wt%, there exists a possibility that the flexibility of the polymer of a protective layer may be lost.
保護層の材料としてはさらには、熱可塑性エラストマー(TPE)なども用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温で可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系TPE,オレフィン系TPE,塩化ビニル系TPE,ウレタン系TPE,エステル系TPE,アミド系TPEなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、POFのポリマー、特にコア部のポリマーのガラス転移温度Tg(℃)以下で成形可能なものであれば、特に上記材料に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーを用いることもできる。 As a material for the protective layer, thermoplastic elastomer (TPE) can also be used. Thermoplastic elastomers are a group of substances that exhibit rubber elasticity at room temperature, are plasticized at high temperatures, and are easy to mold. Specific examples include styrene TPE, olefin TPE, vinyl chloride TPE, urethane TPE, ester TPE, amide TPE, and the like. The listed polymers are not particularly limited to the above materials as long as they can be molded at a glass transition temperature Tg (° C.) or less of the POF polymer, particularly the polymer of the core portion. Copolymers and mixed polymers can also be used.
また、ポリマー前駆体と反応剤などとを混合した液を熱硬化させるものを用いることができる。例えば、特開平10−158353号公報に記載のNCOブロックプレポリマーと微粉体コーティングアミンとから製造される1液型熱硬化性ウレタン組成物を挙げることができる。また、WO95/26374に記載のNCO基含有ウレタンプレポリマーと20μm以下の固形アミンとからなる1液型熱硬化性ウレタン組成物なども用いることもできる。その他に、性能を改善する目的で難燃剤,酸化防止剤,ラジカル捕獲剤,滑剤などの添加剤や、無機化合物及び/または有機化合物からなる各種フィラーを加えることができる。 Moreover, what hardens the liquid which mixed the polymer precursor, the reactive agent, etc. can be used. Examples thereof include a one-component thermosetting urethane composition produced from an NCO block prepolymer and a fine powder coating amine described in JP-A-10-158353. In addition, a one-component thermosetting urethane composition composed of an NCO group-containing urethane prepolymer described in WO95 / 26374 and a solid amine of 20 μm or less can also be used. In addition, for the purpose of improving performance, additives such as flame retardants, antioxidants, radical scavengers, lubricants, and various fillers composed of inorganic compounds and / or organic compounds can be added.
図1に本発明のプラスチック光ファイバの連続製造方法に用いられる連続押出装置10及びその他の装置の概略図を示す。連続押出装置10は、インナーコア部形成用材料押出装置11とアウターコア部形成用材料押出装置12とクラッド部形成用材料押出装置13と3層共押出ダイス14とを備えている。各押出装置11,12,13と3層共押出ダイス14とは、管15,16,17で接続されている。各押出装置11〜13から各材料が管15〜17を通り3層共押出ダイス14に送られる。3層共押出ダイス14により各材料はファイバ(以下、光ファイバ原糸と称する)18となり第1ローラ19により引き出される。引き出される光ファイバ原糸18は、水槽20内に搬送される。水槽20内には−5℃〜30℃の冷却水が入れられており、光ファイバ原糸18は冷却される。なお、本発明において、この冷却工程は省略することもできる。
FIG. 1 shows a schematic view of a
コア部とクラッド部との屈折率に変化を持たせて光ファイバとする。この場合には、コア部形成用材料またはインナーコア部形成用材料に屈折率調整剤(ドーパント)のうち屈折率を上昇させる化合物(例えば、DPS(硫化ジフェニル),BEN(安息香酸ベンジル),TPP(リン酸トリフェニル)など)を含有させておく。また、クラッド部形成用材料に屈折率を低下させる材料(例えば、共重合フッ素樹脂,環式フッ素樹脂など)を含有させておく。これにより、光ファイバ原糸18のコア部とクラッド部との間に屈折率の差が生じてコア部が光導波路となる。
An optical fiber is formed by changing the refractive indexes of the core portion and the clad portion. In this case, a compound (for example, DPS (diphenyl sulfide), BEN (benzyl benzoate), TPP) that increases the refractive index of the refractive index adjusting agent (dopant) in the core portion forming material or the inner core portion forming material. (Triphenyl phosphate, etc.). In addition, a material for reducing the refractive index (for example, a copolymerized fluororesin, a cyclic fluororesin, or the like) is included in the cladding portion forming material. As a result, a difference in refractive index occurs between the core portion and the clad portion of the
コア部の横断面においてその中心が最も高い屈折率とし、外周(半径方向)に向けて連続的に低下するグレーデッドインデックス型(GI型)とする場合には重合性モノマー(例えば、MMA)とドーパント(例えば、DPS)と更に重合開始剤などの添加剤を混合して3層共押出ダイス14に送り込むことで、MMAが重合しながらPMMAとなりその中心部が最も屈折率が高くなり半径方向に向けて連続的に屈折率が低下する形態の光ファイバが得られる。また、重合性モノマー,ドーパント,重合開始剤の代わりに、ポリマーとドーパントとを溶融状態で3層共押出ダイス14へ送り込んでも良い。 In the case of a graded index type (GI type) that has the highest refractive index in the cross section of the core portion and continuously decreases toward the outer periphery (radial direction), a polymerizable monomer (for example, MMA) and By mixing a dopant (for example, DPS) and further an additive such as a polymerization initiator and feeding it to the three-layer coextrusion die 14, MMA becomes PMMA while polymerizing, and its central portion has the highest refractive index and is in the radial direction. Thus, an optical fiber having a form in which the refractive index continuously decreases can be obtained. Further, instead of the polymerizable monomer, the dopant, and the polymerization initiator, the polymer and the dopant may be fed into the three-layer coextrusion die 14 in a molten state.
光ファイバ原糸18は、さらに第2ローラ21で引き取られながら加熱炉22内を搬送される。加熱炉22の温度は特に限定されるものではないが、120℃〜180℃とすることが好ましい。また、第1ローラ19の引取速度よりも第2ローラ21の引取速度を速くすることで、光ファイバ原糸18をさらに延伸させてプラスチック光ファイバ(以下、光ファイバと称する)23とすることができる。このように溶融押出されている光ファイバ原糸18を再延伸することで、より高強度の光ファイバ23を得ることができる。最後に光ファイバ23は、巻取機24によりロール状に巻き取られ、光ファイバロール25として貯蔵される。この光ファイバロール25に保護層を形成してプラスチック光ファイバコード(プラスチック光ファイバ心線)とすることで機械的強度が更に向上している光伝送体を得ることができる。
The
図2に本発明に用いられる連続押出装置10の要部拡大図を示す。3層共押出ダイス14は、コア部ダイ30とクラッド部ダイ31とそれらを断熱する断熱板32とから構成されている。また、それぞれのダイ30,31の温度調節を行うために温調機33,34が設けられている。コア部ダイ30にはインナーコア部形成用材料35を供給する管15及びアウターコア部形成用材料36を供給する管16とが接続している。また、クラッド部ダイ31にはクラッド部形成用材料37を供給する管17が接続している。
The principal part enlarged view of the
インナーコア部形成用材料35は、管15からコア部ダイ30のインナーコア部形成部38に送られ、ロッド状のインナーコア(以下、ロッド状インナーコア部と称する)を形成する。アウターコア部形成用材料36は、管16から液流路39を通りポケット40に供給される。ポケット40内でアウターコア部形成用材料36の圧力分布が緩和されて、ロッド状インナーコア部の外周面に略均一の厚みでアウターコア部が形成される。ポケット40からアウターコア部形成用材料36が、ロッド状インナーコア部の外周面を覆うように被覆されてアウターコア部が形成される。アウターコアが形成されているコア部41は、コア部ダイ30の拡散部42を通る。拡散部42を通過している間に前記ドーパントが所望の状態に拡散される。これによりステップインデックス型やグレーデッドインデックス型の屈折率分布を有するコア部が得られる。クラッド部形成用材料37は、管17と液流路43とを通りポケット44へ供給される。ポケット44でクラッド部形成用材料37の圧力分布が緩和されて、コア部41の外周面を被覆する際にその厚みが略均一となる。コア部41の外周面を覆うようにクラッド部形成用材料37が被覆されて光ファイバ原糸18として3層共押出ダイス14から送り出される。
The inner core
また、各材料35〜37の供給路となる管15〜17、インナーコア部形成部38、液流路39,43、ポケット40,44、拡散部42の内面の表面粗さ(最大高さ)Ryを0.8S以下とすることで、各材料35〜37の前記各内面への接着が抑制される。そのため、接着に伴う滞留による各材料35〜37の熱劣化や焼き付きなどの欠陥が防止できる。
Moreover, the surface roughness (maximum height) of the inner surfaces of the
本発明において、隣り合う各材料間(前記説明においては、インナーコア部形成用材料35とアウターコア部形成用材料36、アウターコア部形成用材料36とクラッド部形成用材料37)の粘度比を50以下とすることが好ましく、さらに好ましくは30以下、最も好ましくは20以下とすることである。粘度比を前記範囲とすることにより、各材料35,36,37間の界面が安定して各部が安定的に形成される。そのため、界面の不安定性に伴う機械的性質、光学的性質の悪化を抑制できる。なお、本発明において粘度比は、成形温度の条件下でキャピラリーレオメーター等で測定される剪断粘度の値を(大きい値)/(小さい値)で算出されるものを意味する。
In the present invention, the viscosity ratio between adjacent materials (in the above description, the inner core
本発明において、各材料35〜37間の粘度比を50以下とするために、それぞれの材料35〜37の粘度を調節する。粘度の調節方法は特に限定されるものではない。例えば、材料35〜37を3層共押出ダイス14に押し出す際の温度を調整する。さらには、材料35〜37のポリマーの重合度を選択することで粘度比を調整することもできる。材料35〜37のうち特にコア部を形成する材料35,36に(メタ)アクリル酸エステルよりなる重合体原料または重合体を用いることが好ましい。特にポリメチルメタクリレートを用いることが伝送損失の悪化を抑制できるために好ましい。この場合において、ポリメチルメタクリレートの重合度は100以上5000以下であることが好ましい。重合度が100未満であると機械的強度が充分に得られないPOFが製造される場合がある。また、5000を超えると粘度が高くなり過ぎ隣接する溶融材料間での粘度比の調整が困難となる場合がある。
In the present invention, the viscosity of each of the
本発明において、各材料35〜37の粘度は特に限定されるものではない。しかしながら、押し出しの容易性、加工の容易性、所望の機械的強度を有する光ファイバ原糸18を得るために、その具体例としては、インナーコア部形成用材料35の粘度を30Pa・s〜300Pa・s(200℃〜170℃)とした場合に、アウターコア部形成用材料36の粘度を30Pa・s〜300Pa・s(240℃〜210℃)、クラッド部形成用材料37の粘度を1000Pa・s〜10000Pa・s(250℃〜190℃)とする例が挙げられる。
In the present invention, the viscosity of each of the
図3に本発明に係るプラスチック光ファイバ(光ファイバ)の23の横断面図を示す。光ファイバ23は、光の導波路となるインナーコア50及びアウターコア51並びにアウターコア51よりも低屈折率でその界面により伝送光を全反射するクラッド52とからなる。これら各部の径や厚みは特に限定されるものではないが、インナーコア径D1が100μm〜500μmの場合、アウターコア径D2は200μm〜700μm、クラッド外径D3は300μm〜1000μmであることが好ましい。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of 23 of a plastic optical fiber (optical fiber) according to the present invention. The optical fiber 23 includes an
また、本発明に用いられる連続製造装置10は図1に示されているものに限定されるものではない。例えば、コアとクラッドとを同時に連続押し出しする2層共押出ダイスやより多層を共押出可能なダイスを用いるものなどが挙げられる。または、コア部とクラッド部と保護層とを同時に溶融押し出ししてプラスチック光ファイバコード(プラスチック光ファイバ心線)を得ることもできる。また、引取速度を制御して所望の径に押出成形したものを長尺方向に対して垂直方向に切断して得られる平板状のプラスチック成形体は中央部と外周部とで屈折率が異なるため、いわゆるGRINレンズとして用いることができる。
Moreover, the
本発明に係る光ファイバ、その光ファイバを用いて製造される光ファイバ心線および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、種々の発光素子や受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等で構成される。また、必要に応じて他の光ファイバなどと組合わせてもよい。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際(エヌ・ティー・エス社発行)、日経エレクトロニクス2001.12.3号110頁〜127頁「プリント配線基板に光部品が載る,今度こそ」などを参考にすることができる。前記文献に記載の種々の技術と組み合わせることによって、コンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線、車両や船舶などの内部配線、光端末とデジタル機器、デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光LAN等をはじめとする、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御用途などの短距離に適した光伝送システムに好適に用いることができる。 An optical fiber according to the present invention, an optical fiber core manufactured using the optical fiber, and a system for transmitting an optical signal using an optical fiber cable include various light emitting elements, light receiving elements, optical switches, optical isolators, An optical signal processing device including optical components such as an optical integrated circuit and an optical transceiver module is used. Moreover, you may combine with another optical fiber etc. as needed. Any known technique can be applied as a technique related to them. For example, the basic and actual of plastic optical fiber (published by NTS Corporation), Nikkei Electronics 2001.1.2.3, pp. 110-127 “Printed Wiring You can refer to "This time, optical components are mounted on the board." Combined with various technologies described in the above documents, internal wiring in computers and various digital devices, internal wiring in vehicles and ships, optical terminals and digital devices, optical links between digital devices, general households and housing complexes・ Suitable for optical transmission systems suitable for short distances such as high-speed, large-capacity data communications and control applications that are not affected by electromagnetic waves, including optical LANs in factories, offices, hospitals, schools, etc. Can be used.
さらに、IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No.3, MARCH 2001, p.339-344 「High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission」,エレクトロニクス実装学会誌 Vol.3, No.6, 2000 476頁〜480ページ「光シートバス技術によるインタコネクション」の記載されているものや、特開平10−123350号、特開2002−90571号、特開2001−290055号等の各公報に記載の光バス;特開2001−74971号、特開2000−329962号、特開2001−74966号、特開2001−74968号、特開2001−318263号、特開2001−311840号等の各公報に記載の光分岐結合装置;特開2000−241655号等の公報に記載の光スターカプラ;特開2002−62457号、特開2002−101044号、特開2001−305395号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム;特開2002−23011号等に記載の光信号処理装置;特開2001−86537号等に記載の光信号クロスコネクトシステム;特開2002−26815号等に記載の光伝送システム;特開2001−339554号、特開2001−339555号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム;や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送システムを構築することができる。以上の光伝送用途以外にも照明、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野にも用いることができる。 Furthermore, IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No.3, MARCH 2001, p.339-344 “High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging Vol.3, No.6, 2000 pp. 476 to 480 described in “Interconnection by Optical Sheet Bus Technology”, and JP-A-10-123350, JP-A-2002-90571, JP-A-2001-290055, etc. Optical bus; described in JP-A-2001-74971, JP-A-2000-329962, JP-A-2001-74966, JP-A-2001-74968, JP-A-2001-318263, JP-A-2001-31840, etc. Optical star couplers described in JP 2000-241655 A, etc .; JP 2002-62457 A, JP 2002-101044 A, JP Optical signal transmission apparatus and optical data bus system described in each publication such as 001-305395; Optical signal processing apparatus disclosed in JP-A-2002-23011; Optical signal cross-connect described in JP-A-2001-86537 System; optical transmission system described in JP-A-2002-26815; multi-function system described in JP-A-2001-339554, JP-A-2001-339555, etc .; and various optical waveguides, optical splitters, By combining with an optical coupler, optical multiplexer, optical demultiplexer, etc., a more advanced optical transmission system using multiplexed transmission / reception can be constructed. In addition to the above optical transmission applications, it can also be used in the fields of illumination, energy transmission, illumination, and sensors.
以下、本発明に係るプラスチック光ファイバの製造方法について、本発明に係る実験1ないし実験4並びに比較例である実験5及び実験6を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、説明は実験1で詳細に行い、その他の実験では実験1と異なる箇所のみを説明する。以下に示す材料の種類、それらの割合、操作などは、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更できる。従って、本発明の範囲は以下に示す実施例に制限されるものではない。
Hereinafter, the manufacturing method of the plastic optical fiber according to the present invention will be described more specifically with reference to
<実験1>
3台のφ16mm径スクリュー押出装置(Randcastle 製)11,12,13を備えた連続押出装置10を用いた。インナーコア50がPMMA(重合度1000)+DPS(20重量%)、アウターコア51がPMMA(重合度1000)、クラッド52がPVDFとなるようにそれぞれの材料35〜37を選択した。押出温度は、インナーコアが210℃、アウターコアが240℃、クラッドが230℃となるように温調機34,35で調節した。これら各温度における材料35〜37の粘度を東洋精機(株)製フローテスターで測定したところ、(インナーコア部形成用材料粘度/アウターコア部形成用材料粘度)の比(以下、VR1と称する)は約20であり、アウターコア部形成用材料粘度/クラッド部形成用材料粘度の比(以下、VR2と称する)は約10であった。各材料35〜37が外径がφ1mmの光ファイバ原糸18となるように3層共押出ダイス14から押し出した。光ファイバ原糸18でのアウターコア部外径はφ952μm、インナーコア部外径はφ580μmであった。
<
A
押し出された光ファイバ原糸18を15℃の水槽20内で冷却し、低速ゴデットロール19で5m/minの速度で引き取った。そして、150℃の加熱炉22で加熱しながら、高速ゴデットロール21で9m/minの速度で引き取った。約φ750μm径の光ファイバ23を製造して巻取機24によって光ファイバロール25として巻き取った。このときのアウターコア部外径D2は約714μm、インナーコア部外径D1は約435μmであった。巻き取った光ファイバ23を190℃の恒温槽で5分加熱し、室温で自然冷却し、屈折率分布型プラスチック光ファイバを得た。各材料35〜37を連続して1時間押し出して光ファイバ23を製造した。1時間後の光ファイバ23をサンプル(30m長)として伝送損失を測定した。サンプルは各10本作製した。作製した光ファイバ23の伝送損失測定は、1km当たりの伝送損失(dB/km)を測定し、200dB/km以下であれば実用上問題ないレベルとした。実験1の条件で作製した光ファイバの伝送損失は140dB/km〜160dB/kmであり、良好であった。
The extruded
<実験2>
インナーコア部形成用材料35の押出温度を230℃とした以外は実験1と同条件で実験を行った。なお、このときのVR1は約50であり、VR2は約10であった。得られた光ファイバの伝送損失は、180dB/km〜190dB/kmの範囲であり、良好であった。
<Experiment 2>
The experiment was performed under the same conditions as
<実験3>
3台のφ16mmスクリュー押出装置(Randcastle 製)11,12,13を備えた連続押出装置10を用いた。インナーコア50がPMMA(重合度1000)+DPS(20重量%)、アウターコア51がPMMA(重合度1000)、クラッド52がPVDFとなるようにそれぞれの材料35〜37を選択した。押出温度は、インナーコアが210℃、アウターコアが240℃、クラッドが230℃となるように温調機34,35で調節した。粘度比VR1は約20、VR2は約10であった。各材料を35〜37を外径がφ1mmの光ファイバ原糸18となるように3層共押出ダイス14から押し出した。3層共押出ダイス14はφ1mmの内径のものを使用した。光ファイバ原糸18でのアウタークラッド部外径はφ952μm、インナーコア部外径は580μmであった。
<Experiment 3>
A
押し出された光ファイバ原糸18を15℃の水槽20内で冷却し、低速ゴデットロール19で50m/minの速度で引き取った。そして、150℃の加熱炉22で加熱しながら、高速ゴデットロール21で90m/minの速度で引き取った。約φ750μm径の光ファイバ23を製造して巻取機24によって光ファイバロール25として巻き取った。 アウターコア部外径D2は約714μm、インナーコア部外径D1は約435μmであった。巻き取った光ファイバを190℃の恒温槽で5分加熱し、室温で自然冷却し屈折率分布型プラスチック光ファイバを得た。各材料35〜37を連続して1時間押し出して光ファイバ23を製造した。1時間後の光ファイバ23をサンプル(30m長)として伝送損失を測定した。サンプルは各10本作製した。実験2の条件で作製する光ファイバの伝送損失は145〜165dB/kmであり、押出速度(引取速度)を上昇させた実験条件でも光学特性に優れた光ファイバ23を得ることができた。
The extruded
<実験4>
インナーコア部形成用材料35の押出温度を230℃とする以外は実験3と同条件で実験を行った。このときのVR1は約50、VR2は約10であった。得られた光ファイバの伝送損失は、200dB/kmであり、実験3より若干悪化したが光学特性に優れたものが得られた。
<Experiment 4>
The experiment was performed under the same conditions as in Experiment 3 except that the extrusion temperature of the inner core
<実験5>
インナーコア部形成用材料35の押出温度を240℃とした以外は実験1と同条件で行った。このときのVR1は約100であり、VR2は約10であった。得られた光ファイバの伝送損失は、300dB/km〜350dB/kmと損失が大きいものであった。
<
The test was performed under the same conditions as in
<実験6>
インナーコア部形成用材料35の押出温度を240℃とした以外は実験3と同条件で行った。このときのVR1は約100であり、VR2は約10であった。得られた光ファイバの伝送損失は、400dB/km〜450dB/kmと損失が大きいものであった。
<Experiment 6>
The experiment was performed under the same conditions as in Experiment 3 except that the extrusion temperature of the inner core
10 連続押出装置
14 3層共押出ダイス
23 光ファイバ
35 インナーコア部形成用材料
36 アウターコア部形成用材料
37 クラッド部形成用材料
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記溶融押出を行う際に、隣り合う前記溶融材料の粘度比を50以下とすることを特徴とするプラスチック光学部材の製造方法。 In the manufacturing method of the plastic optical member formed by laminating a plurality of molten materials,
A method for producing a plastic optical member, wherein, when performing the melt extrusion, the viscosity ratio of the adjacent molten materials is 50 or less.
前記各々の溶融材料の屈折率が異なることで、屈折率分布型の光導波路を形成することを特徴とする請求項1ないし6いずれか1つ記載のプラスチック光学部材の製造方法。
When extruding three or more of the molten materials,
7. The method of manufacturing a plastic optical member according to claim 1, wherein a refractive index distribution type optical waveguide is formed by changing a refractive index of each of the molten materials.
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2004
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