JPH02136804A - 屈折率分布を有するプラスチック製光伝送体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、表面から地表面部に向って連続的な屈折率分
布を有するプラスチック製叛状光伝送体の製造方法に関
するものである。さらに詳述するならば、光集束性し・
ンズ、光ＩＣ等に使用される光伝送路など各種の光伝送
体の製造方法に関するものである。

透体は、すでに特公昭４７−８１６号においてガラス製
のものが捷案されている。しかしながらこのようなガラ
ス製の光伝送体は生産性が低く、高価なものとなり、か
つ屈曲性も乏しいという問題点を有している。

このようなガラス製光伝送体に対し、プラスチック製の
光伝送体を製造する方法がいくつか堤案されている。こ
れらの表面から内部に連続的な屈折率分布を有するプラ
スチ・ンク光伝送体を大別すると、（１）イオン架橋重
合体よりなる合成樹脂体の中心よりその表面に向って金
属イオンを連続的に濃度変化をもたせるようにしたもの
（特公昭４７−２６９１３号）　、（２）屈折率の異な
る二種以上の透明な重合体の混合物より製造された合成
樹脂体を特定の溶剤で処理し、前記合成樹脂体の構成成
分の少なくとも一つを部分的に熔解除去することによっ
て製造されるもの（特公昭４７−２８０５９号）　、（
３）　２種の屈折率の異なる七ツマ−を、重合方法を工
夫して、表面から内部にわたり連続的に屈折率分布がで
きるようにして作製したもの（特公昭５４−３０３０１
号）　、（４）架橋重合体の表面から重合体より屈折率
の低い七ツマ−を拡散させて、表面より内部にわたり、
該七ツマ−の含有率が連続的に変化するよう配置せしめ
た後、重合して屈折率分布をもたせたもの（特公昭５２
−５８５７号、特公昭５６−３７５２１号）、および（
５）反応性を有する重合体の表面より、重合体よりも低
い屈折率を有する低分子化合物を拡散、反応させて表面
より内部にわたり連続的に屈折率分布をもたせるように
したもの（特公昭５７−２９６８２号）等である。

〈発明が解決しようとする課題〉 これら従来法の共通した問題点としては、拡散あるいは
抽出などの工程に長時間を要すること、あるいは長さが
限定されることなどから、生産工程は断続的であり換言
すればバッチ武生産方法であり、生産性が極めて低いの
と同時に製造条件の選定が極めて難しかったり再現性が
得られない等、工業化技術としてはそれぞれ問題点を有
する製造方法である。

本発明は、上記従来技術がかかえていた断続的な生産工
程による不合理性を解決し、ガラスあるいはプラスチッ
ク光ファイバと同様な連続生産を可能とし、かつ透明性
の良好な光伝送体とその製造方法を提供するものである
。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の要旨とするところは、透明な重合体と、該重合
体に溶解し透明な樹脂混合物を形成しうる重合性単量体
であって、該混合物を硬化して得た樹脂の屈折率が異な
る２種以上の樹脂混合物を順次非円形状に積層賦形した
後、各積層物に含まれる単量体の各層間の相互拡散処理
せしめた後、単量体を重合硬化処理することを特徴とす
る屈折率分布を有するプラスチック光伝送体の製造方法
にある。

本発明を実施するに際して用いる透明性良好なプラスチ
ックとは本発明の光伝送体の基体を構成するものであり
、本発明の光伝送体を複合押出成形法により製造する際
の押出安定性の確保、各層の厚さを均一に保持するのに
必要な成分であり、例えばメチルメタクリレートの単独
重合体又はメチルメタクリレートと他のコモノマーとを
共重合したポリメチルメタクリレート系重合体、ポリス
チレン、スチレン系重合体、ポリカーボネート、ポリ４
−メチルペンテン１．７＋ｙ素化アルキルメタクリレ一
ト重合体などを挙げることができる。

本発明において用いられる透明性良好な重合体のうち、
とくに良好な特性を備えたメチルメタクリレートを主と
する重合体とはメチルメタクリレート単独重合体でもよ
いし、他の共重合可能な単量体との共重合体でもよく、
他の共重合可能号車量体としてはエチル（メタ）アクリ
レート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロ
ピル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリ
レート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−フェノキシ
エチル（メタ）アクリレート、２−（ｎ−ブトキシ）エ
チル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリ
レート、２−メチルグリシジル（メタ）アクリレート、
フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アク
リレートなどの単官能のメタクリレート、アクリレート
類、２．２．２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレ
ート、２．２゜３．３−テトラフルオロプロピル（メタ
）アクリレート、２．２，３，３．３−ペンタフルオロ
プロピル（メタ）アクリレート、２，２，３，４，４．
４−ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、２，
２，３゜３．４．４．５．５−オクタフルオロペンチル
（メタ）アクリレート等のフッ素化アルキル（メタ）ア
クリレート類、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンク
ロルスチレン等が挙げることができ、このポリメチルメ
タクリレート及びメチルメタクリレート系重合体は屈折
率を変化させるために使用する単量体との相溶性、得ら
れる硬化物の透明性が良好であるという利点を有（２て
いる。

透明性良好な重合体に溶解させる単量体としてはエチル
（メタ）アクリレート、ロープロピル（メタ）゛Ｉクリ
レー］〜、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｔ−ブ
チル（メタ）アクリし・−１・、シクロ−＼キシル（メ
タ）アクリレート、２ヒドロキシエチル（メタ）アクリ
レート、２フエノキシエチル（メタ）アクリレート、２
（ｎ−−ブトキシ）エチル（メタ）アクリレート、グリ
シジル（メタ）アクリレート、２−メチルグリシジル（
メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、
ベンジル（メタ）アクリレートなどの単官能メタクリレ
ート類又はアクリレート類、２，２．２　−）リフルオ
ロエチルアクリレートなどのフッ化アルキルアクリレー
ト類、スチレン、クロルスチレン、メタクリル酸、アク
リル酸などの他アルキレングリコールジ（メタ）アクリ
レ−Ｉ・、トリメチロールブロバンジ又はトリ　（メタ
）アクリ［／−１−、ペンタエリスリトールジ、トリ又
はテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトう（
メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（
メタ）アクリレートなどの他ジエチレングリコールビス
アリルカーポネート、フッ素化アルキレングリコールポ
リ（メタ）アクリレートなどの多官能のメタクリレート
、アクリレート類などを挙げることができる。

本発明の屈折率分布型光伝送体を作るには例えば第１図
に示す如き板又はシート状物成型装置を用いるのがよい
。第１図中１は複合積層せ板状物形成用複合ノズル、２
は押出された未硬化の複層貼合せ板状物、３は該板状物
の表面及び内部のそれぞれ層中に存在する単量体を相互
に拡散させて各層間に連続した屈折率分布を与えるため
の相互拡散処理部、４は形成した複層板状の未硬化物を
硬化させるための硬化処理部、５は引き取りローラー、
６は本発明により作られた屈折率分布型プラスチック光
伝送体、７は巻き取り部である。

本発明のプラスチック光伝送体の製法によると透明性を
有する重合体と単量体との透明な混合物であって、その
屈折率の異なる２種以上の樹脂混合物を、その屈折率が
順次変化するように非円柱状物、例えば板状物、四角柱
体、三角柱体、五角柱体等に貼合せ賦形し、各貼合せ層
間中に存在する共重合の単量体の相隣り合う層間での単
量体を相互に拡散せしめる処理を施すことによって各層
間に連続した屈折率分布を有する成形体とした後これら
単量体を重合硬化処理することにより、本発明の目的と
する屈折率分布型光伝送体を作ることができる。

樹脂混合物中に存在せしめた未硬化状の単量体を硬化す
るときには該混合物中に熱硬化触媒及び／又は光硬化触
媒を介在せしめておき、熱処理ないし光照射処理する方
法をとるのがよい。

熱硬化触媒としては通常用いられているパーオキサイド
系触媒を用いることができ、光重合触媒としてはベンゾ
フェノン、ペンヅインアルキルエーテル、４′−イソプ
ロピル−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオフェノ
ン、■−ヒＦ口士ジシクロ・＼キシルフェニルケトン、
ベンジルメチルケタール、２．２−ジェトキシアセト福
・ フェノン、クロロチオキサントン２．チオキザトン系化
合物、ヘンシフエノン系化合物、４−ジメチルアミノ安
息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル
、Ｎ−メチルジェタノールアミン、トリエチルアミンな
どを挙げることができる。

光重合に用いる光源としては１５０〜６００ｎｍの波長
の光を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯
、低圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、レー
ザ光等を用いることができる。

〔本発明の効果〕

本発明によると可撓性良好な屈折率分布型プラスチック
系光伝送体を連続的に効率よく作ることができ、その工
業的メリットは極めて大きいのである。

また、本発明によると屈折率分布型プラスチック光伝送
体において、その各層の成分の屈折率を変えること及び
各層の厚さを変えることによって従来開発されてきた技
術では非常に困難であった。所望とする屈折率分布を備
えた屈折率分布型光伝送体を非常に容易に作れる右ので
ある。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ ポリメチルメタクリレート（（η）　＝０．５６゜肝に
２５°Ｃにて測定）４５重量部ベンジルメタクリレート
４４重量部、メチルメタクリレート１１重量部、１−ヒ
ドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．２重量部、
ハイドロキノン０．１重量部を７０’Ｃに加熱混練して
これを第−層の原液とし、ポリメチルメタクリレート（
〔η）　＝０．３６．ＭＥＫ２５°Ｃにて測定）５０重
量部、メチルメタクリレート４５重量部、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５重量部、ｌ−ヒドロキシシクロへキシルフェニ
ルケトン０．２ｉＥＩ部、ハイドロキノン０．１重量部
を６０’Ｃに加熱混練してこれを第二層の原液とした。

この両原液を第１層部と第２層部とを貼り合せた板状物
形成用押出ノズルを用い、同時２層貼合せ構造に押し出
した。

ついで第１図中の装置の３グの９０ｃｍ長の相互拡散部
を通過させて、同心円状の２層構造体層間に存在する各
モノマー成分を相互拡散処理せしめた後、１２本の１２
０　ｃｍ４０Ｗけい光灯を等間隔に２列に設置した紫外
線照射装置の中心を２５ｃｍＺ分の速度で通過させ硬化
した。

複合押出ノズルでの押出比が（第−層）：（第二層）＝
１：２として作った本発明のプラスチック光伝送体の屈
折率Ｎ、をインターフアコ干渉顕微鏡（東独カールツア
イス社製）により測定したところ、その屈折率Ｎ、の分
布は表面が１．５１１　、地表面部が１．４８７であり
表面から地表面部にかけて連続的に減少していた。又、
メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２，
２．３，３，４，４，５．５−オクタフルオロペンチル
メタクリレート単量体の残留分は全体とじて１．０重量
％であった。

次に押出ノズルでの（第−層）：（第二層）の押出比を
１：１として作成した本発明のプラスチック光伝送体の
屈折率Ｎ、の分布は一表面が１．５１７、地表面部が１
．４９３であり表面から地表面部にかけて連続的に減少
していた。又単量体の残留分は全体として０．９重量％
であった。

このように原液の吐出比を変えることによっても簡単に
屈折率分布を容易に変化できた。

実施例２ 実施例１で用いた第１層形成用樹脂組成物及び第２層形
成用樹脂組成物を用い押出比（第−層）：（第二層）＝
１２で押し出し第１図中の３で示した４５ｃｍ長の相互
拡散部を通過させた後紫外線照射部を通し他は実施例１
と同様に行ってプラスチック光伝送体を得た。

得られたプラスチック光伝送体の屈折率Ｎ。

の分布を測定したところ一表面が１．５１４　、地表面
部が１　、４９２であり一表面から地表面部にかけて連
続的に減少していた。又、単量体の残留分は全体として
１．２重量％であった。

このように相互拡散部を通る長さを変えることによって
も簡単に屈折率分布を容易に変化できた。

実施例３ ポリメチルメタクリレート（〔η］　＝０．４３゜Ｍｌ
、２５°Ｃにて測定）５０重量部、ベンジルメタクリレ
ート４５重量部、メチルメタクリレート５重ＩＬ　　１
−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．２重量
部、ハイドロキノン０．１重量部を７０°Ｃに加熱混練
して、これを第一層形成用原液とし、ポリメチルメタク
リレート（〔η〕＝０．４３．肚に、２５°Ｃにて測定
）５０重量部、メチルメタクリレート５０重量部、１−
ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．２重量部
、ハイドロキノン０．１重量部を７０°Ｃに加熱混練し
てこれを第二層形成用原液とし、ポリメチルメタクリレ
ート（〔η）　＝０．３４．　ＭＥＫ、２！５’Ｃにて
測定）４５重量部、２，２，３．３−テトラフルオロプ
ロピルメタクリレート４０重量部、メチルメタクリレ−
Ｉ・１５重量部、ｌ−ヒドロキシシクロへキシルフェニ
ルケトン０．２重量部、ハイドロキノン０．１重量部を
７０℃に加熱混練してこれを第三層形成用原液としてこ
の３種の原液を板状物形成用の複合押出ノズルを用い同
時に押し出した。

その後、第１図の装置の３φの４５ｃｍ長の相互拡散部
を通過させ、その後実施例１と同様にして紫外線照射部
を通過させて各単量体を重合させて本発明のプラスチッ
ク光伝送体を得た。吐出比が（第−層）：（第二層）：
（第三層）−１１：１とし７て得たプラスチック光伝送
体の屈折率Ｎ、の分布は一表面が１．５２０　、他の表
面部が１．４７５であり、表面から地表面部へ連続的に
減少しでいた。又、メチルメタクリレート、ヘンシルメ
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−Ｉ・単量体の残留分は全体として０゜９
重量％であった。

実施例４ 実施例３で用いた第一層形成用原液を第−層の原液とし
て用い、ポリメチルメタクリレート（（η）　＝０．４
３．　ＭＥに＋２５”Ｃにて測定）５０重喉部、ベンジ
ルメタクリレ−ト２５重量部、メチルメタクリレート２
５重量部、■−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケト
ン０．２重量部、ハイドロキノンＯ１１重量部を７０°
Ｃに加熱混練ｊ−てこれを第二層形成用原液とし、実施
例３で用いた第２層形成用原液を第３層の原液と（７て
用い、ポリメチルメタクリレ−１・（〔η）　＝０．３
４．　？ＩＥＫ、２５°Ｃにて測定）５０重量％、メチ
ルメタクリ１／−１・３０重量部、２，２，３．３−テ
トラフルオロプロピルメタクリレート２０重量％、■−
ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．２重置部
、ハ・イドロキノン０．１重量部を７０°Ｃに加熱混練
してこれを第４層形成用原液とし実施例３で第３層形成
用・＃だ原液を第５層の原液として用い、この５種類の
原液を板状体形成用複合押出ノズルを用い同時に押し出
した。

その後、第１図の装置の３で示した３０ｃｍ長の相互拡
散部を通過さた後実施例１と同様にして紫外線照射を行
うことにより本発明の板状プラスチック光伝送体を得た
。

吐出比を（第−層）＝（第二層）：（第三層）（第四層
）：（第五層）＝３：１：１：１：１として得たプラス
チック光伝送体の屈折率Ｎ。

の分布は一表面が１．５２３　、他の表面部が１．４７
７であり、−表面から地表面部にかけて連続的に減少し
ていた。又、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリ
レート、２，２，３．３−テトラフルオロプロピルメタ
クリレート単量体の残留分は全体として０．９重量％で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の板状プラスチック光伝送体を製造す
るのに用いる装置の一例を示す図である。 第１図 特許出願人　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明性良好なプラスチックと、該プラスチックに溶解し
   透明な混合物を形成しうる重合性単量体との混合物であ
   って、該混合物を硬化して得た樹脂の屈折率の異なる２
   種以上の重合性組成物を屈折率が順次変化するように非
   円柱形状に積層賦形した後、夫々の積層界面間の単量体
   の拡散処理を施した後、該積層物を硬化処理せしめ屈折
   率が順次変化した屈折率分布を有せしめたことを特徴と
   するプラスチック光学材料の製法。