JPH03213805A - プラスチック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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、表面から内部に連続的な屈折率分布ヲ有し、
光集束性レンズ、光集束性光ファイバ、光ＩＣ等に用い
られるプラスチック光伝送体の製造法に関する。

［従来の技術］ 表面から内部に連続的な屈折率分布を有する光伝送体と
しては、すでに特公昭４７−８１６号公報においてガラ
ス製のものが提案されている。しかしガラス製の光伝送
体は生産性が低く、高価なものとなり、かつ屈曲性も乏
しく、また折れ易いという問題点を有している。このよ
うなガラス製の光伝送体に対し、プラスチック製の光伝
送体を製造する方法がいくつか提案されており、この型
のプラスチッ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軸よりその表面に向
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号公報参照）、（２）
屈折率の異なる２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、前記の合成
樹脂体の構成成分の少なくとも１種を部分的に溶解除去
することによって製造されるもの（特公昭４７−２８０
５９号公報参照）　、（３）　２種の屈折率の異なるモ
ノマーを、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号公報参照）　、（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、該モノマーの含有率が
連続的に変化するように配置したのち、重合させて屈折
率分布をもたせたもの（特公昭５２−５８５７号、特公
昭５６−３７５２１号各公報参照）、及び（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号公報参照）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、あるいは得られ
る光伝送体の長さが限定されること、その生産工程は断
続的であり換言すればバッチ式生産方法であり、生産性
が極めて低いこと、製造条件の選定が極めて難しいこと
、ロフト間の品質のバラツキが生ずること等、工業化技
術としては幾多の問題点を有する製造方法である。

本発明と、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
の良好な屈折率分布型光伝送体の製造方法を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、屈折率ＮＡを有する重合
体（Ａ）と屈折率Ｎ１（ＮＡ＞Ｎｌ）の重合体を与える
単量体（Ｂ）との混合物を繊維状母材として形成し、該
母材より単量体（Ｂ）を揮発させることによって該母材
の中心から周辺部に向って予備的に屈折率分布を形成せ
しめ、その後、この重合体（Ａ）との相溶性が高く、且
つ屈折率Ｎｃ（ＮＣ＜　ＮＡ）の重合体を与える単量体
（Ｃ）を主体とする単量体と重合体（Ｄ）とから成る重
合性組成物を母材外周にコーティングし、単量体（Ｃ）
を繊維状母材内部に拡散させた後、未重合の単量体を重
合せしめ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。

本発明において用いられる重合体（Ａ）と重合体（Ｄ）
とは同種または異種のものであってもよいが、これら重
合体を作るのに用いる単量体成分としては、メチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリ
レート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタク
リレート、シクロへキシルメタクリレート、フェニルメ
タクリレート、ベンジルメタクリレート、２．２．２−
　）リフルオロエチルメタクリレートなどフッ化アルキ
ルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、２−メチルグリシジル
メタクリレート等のメタクリレート類、メチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブ
チルアクリレート、２，２．２−　）リフルオロエチル
アクリレートなどフッ化アルキルアクリレート等のアク
リレート類、メタクリル酸、アクリル酸、スチレン、α
−メチルスチレン等が挙げられ、これらの単量体は単独
で或いは２種以上組合わせて重合し、本発明で用いる重
合体（Ａ）または重合体（Ｄ）とする。

又、屈折率Ｎい（Ｎｌ＞ＮＡ）、の重合体を与える単量
体（Ｂ）、屈折率Ｎｃ（Ｎｃ＜Ｎａ）の重合体を与える
単量体（Ｃ）としてはメチル（メタ）アクリレート、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、三級ブ
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の（メタ）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−へ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）アクリレート等の弗素化アルキル（メタ
）アクリレート類、アルキレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、トリメチルロールプロパンジ又はトリ（メ
タ）アクリレート、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、ジグリセリンテトラ（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
リルカーボネート、弗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（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
レンなどを挙げることができる。

本発明の光伝送体は重合体混合物にて構成されているが
、透明であることが必要不可欠であり、該重合性混合物
を構成する重合体同士の相溶性が良好なものでなければ
ならない。

本発明を実施するに際しては重合体（Ａ）と常温で液体
状の単量体（Ｂ）（単量体（Ｂ）を主体する混合物でも
よい）とから成る重合性混合物と、その屈折率Ｎ、より
小さい屈折率Ｎ、の重合体を与える単量体（Ｃ）（単量
体（Ｃ）を主体する混合物でもよい）と重合体（Ｄ）と
から成るコーティング用重合性混合物を調製する。

重合体（Ａ）及び単量体（Ｂ）から成る重合性混合物と
コーティング用重合性混合物には未重合単量体を重合せ
しめるための熱硬化触媒及び／又は光硬化触媒も添加す
る。

熱硬化触媒としては、通常用いられるパーオキサイド系
触媒を用いるのがよく、光硬化触媒としてはフェノン、
ベンゾ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、１−ヒ
ドロキシシクロへキシルフェニルケトン、ベンジルメチ
ルケタール、２．２−ジェトキシアセトフェノン、クロ
ロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフ
ェノン系化合物、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が挙げられる
。

母材を形成せしめる重合性混合物は、粘度が１０３〜１
０’ポイズで硬化性のものであることが必要である。粘
度が１０３ボイズよりも小さい重合性混合物は紡糸によ
り母材を形成する際に糸切れが生ずるようになり糸状の
母材の形成が困難である。また粘度が１０’ボイズより
大きい重合性混合物は紡糸操作性が不良となり径斑の少
ない糸状の母材を得ることが困難になる。

本発明を実施するには重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）から
成る重合性混合物を糸状に押し出し糸状体より単量体（
Ｂ）を部分的に揮発させることによってその中心部から
周辺部にかけて単量体（Ｂ）の濃度変化をつけ、予備的
な屈折率分布を備えた糸状母材を形成する。

次いでその糸状母材に屈折率Ｎｃ（Ｎｃ＞ＮＡ）の重合
体を与える単量体（Ｃ）と重合体（Ｄ）から成るコーテ
ィング用重合性混合物をコーティングし糸状母材内部に
単量体（Ｃ）を拡散させ、中心部から周辺部にかけて単
量体（Ｃ）の濃度変化を与えることによって最終的な屈
折率分布を与え、次いで、この未硬化の糸状物を硬化部
に導き未重合単量体を重合せしめる。好ましくは糸状母
材の周囲から紫外線を作用させて熱硬化触媒及び／又は
光硬化触媒を含有する糸状物を熱処理ないし光照射処理
する。

本発明を実施するには例えば第１図に示した如き糸状成
形装置を用いて実施するのがよい。

重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）を含む重合性混合物を第１
図中のシリンダ１内に仕込み、ヒータ３で加熱しながら
ピストン４で定量的に押し出し、混練部２で均質に混ぜ
合わせた後、ノズル５よりストランドファイバ６を形成
させる。

ストランドファイバ６は単量体揮発部７に導びかれ、ガ
ス導入孔８より導入された空気、窒素、アルゴンガス等
の気体により単量体（８）をストランドの表面より揮発
せしめ、その内部に単量体（Ｂ）の濃度分布が生じる。

更にストランドファイバはコーティング用ボット９に導
びかれストランドファイバ表面に均一にコーティング用
重合性混合物をコーティングさせ、単量体（Ｃ）の糸条
体への拡散部工０内でストランドファイバ表面から中心
部にかけて単量体（Ｃ）を拡散せしめ、単量体（Ｃ）の
濃度分布が形成させる。

糸状母材内での単量体（Ｂ）及び単量体（Ｃ）の濃度分
布は、本発明によって作る光伝送体の使用目的に応じて
重合体組成物の吐出量及びストランドファイバの引き取
り速度を変えて糸状母材の太さをコントロールし、単量
体揮発部や拡散部での糸状母材の滞在時間や不活性ガス
の温度、流量をコントロールし、更に糸条母材への重合
体混合物のコーティング厚などを変えることによってコ
ントロールすることができる。単量体濃度分布をもたせ
た糸状母材は次いで単量体重合部とくに光線照射部１１
に導き残存している単量体（Ｂ）及び単量体（Ｃ）を重
合、固化せしめニップローラ１２を経て巻き取りドラム
１３に巻き取り、目的の光伝送体１４を連続的に製造す
る。なお本発明の方法において糸状母材へ光照射する時
期は、上述の様に単量体（Ｃ）の母材への拡散部通過後
でよいが、条件設定が可能であれば母材よりの単量体（
Ｂ）揮発後に光照射によって予備的な重合を予備的に行
なってもよい。

また母材よりの単量体（Ｂ）の揮発は空気、窒素、アル
ゴン等の不活性ガスの気流で行なってもよいし、減圧下
に行なってもよい。

また、本発明に用いる重合体（Ａ）、重合体（ロ）、単
量体（Ｂ）及び単量体（Ｃ）の組合せは、重合体混合物
として相溶性が良好であり、重合体（Ａ）の屈折率は単
量体（Ｂ）からなる重合体の屈折率より小さく、且つ単
量体（Ｃ）からなる重合体の屈折率より大きくなくては
ならない。

本発明に用いることのできる活性光線の光源としでは、
１５０〜６００ｎ＊の波長の光を放出する炭素、アーク
灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、ケミカル
ランプ、キセノンランプ、レーザー光等が使用できる。

また場合によっては電子線を照射して重合させても差支
えない。さらに重合を完結させるため、あるいは残留単
量体をできるだけ少なくするために、光照射を二段階に
する、あるいは熱重合と併用することが有効である０重
合に引き続いて残留単量体分を熱風等により乾燥しても
よい。本発明の光伝送体に残留している単量体は出来る
だけ少ないことが好ましく、５重量％以下、さらには３
重量％以下、さらに好ましくは１．５重量％以下であり
、これは上述の方法により達成することが可能である。

［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
光伝送体を連続的に効率よく製造することができ、その
工業的メリットは極めて大きい、また本発明によると単
量体の揮発によって予備的な屈折率分布を形成した後で
別の単量体をコーティングし母材内へ拡散せしめること
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
た所望の屈折率分布を備えた屈折率分布型光伝送体を極
めて容易に作ることができる。

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゜ＭＥＫ
中２５°Ｃにて測定）４５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１０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０．１重量部を第１図の装置のシリ
ンダｌに仕込み７０°Ｃに加熱し混練部を通して径が２
．０閤φのノズルより押し出し直径５００．１１１１１
の糸状母材とした。

続いて押し出されたファイバを７０″Ｃに加熱された窒
素ガスが１０　Ａ　／＋＋＋ｉｎの速度で流れるベンジ
ルメタクリレートの揮発部を１０分て通遇せしめ、続い
て該母材に２．２．２−トリフルオロエチルメタクリレ
ート５５重量部、ポリメチルメタクリレート２０重量部
、メチルメタクリレート２５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重量部とからなる重
合性組成物を入れたコーティングポット９を通過させて
、２００岬の厚さにコーティングした後７０°Ｃの窒素
ガスが５４２／ｌ１ｌｉｎで流れている２゜２．２−）
リフルオロエチルメタクリレートの母材内への拡散部１
０に導き３分後に２０にのケミカルランプ８本で紫外線
を３分間照射して光重合して直径９００−の屈折率分布
型光伝送体を得た。

この光伝送体の屈折率分布をカールツアイス社製インタ
ーフアコ干渉顕微鏡により測定した結果、中心部が１．
５１０、周辺部が１．４５０であり屈折率がその中心か
ら周辺部に向かって連続的に減少していた。又、ベンジ
ルメタクリレート、メチルメタクリレート、２．２．２
−　）リフルオロエチ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。

実施例２ 実施例１で用いた同じ重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）を用
いて、実施例１と同様にして径４５０−の糸状物とし、
単量体揮散部を通過せしめた後、第１図中のコーティン
グポット９に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５０重量部、メチルメ
タクリレート２０重量部、ポリメチルメタクリレート３
０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重量部とからなる重合性組成物を仕込み、揮発
部より導びかれた糸状物に２００μの厚さにコーティン
グした後７０°Ｃの窒素ガスが５１／ｍｉｎで流れてい
る単量体拡散部１０に導いて処理し、続いて実施例１と
同様にして糸状物中の単量体を光重合して直径８５０−
の屈折率分布型光伝送体を得た。

得られたプラスチック光伝送体の屈折率分布を測定した
ところ、中心部カ月、５１０、周辺部が１．４４０であ
り中心部から周辺部にかけて連続して二次曲線状に屈折
率が減少していた。又この光伝送体中の単量体の残留分
は全体として１．０重量％であった。

実施例３ ポリメチルメタクリレート（〔η）＝０．５６゜ＭＥＫ
中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重量部を第１図の装置のシリン
ダ１に仕込み６８°Ｃに加熱し混練部２を通して径が２
ｍｍφのノズルより押し出した。続いて押し出された糸
状物を７０°Ｃに加熱された窒素ガスが１０１　／ａｋ
ｉｎの速度で流れる単量体揮発部７を１２分で通過せし
め１２本の円状に等間隔に設置された４０−のケミカル
ランプの中心に糸状物を通過させ、約２分間光照射し予
備重合を行ない直径５００卿の糸状物を得た。更に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４０重量部、２，２．２−　）リフルオ
ロエチルメタクリレート２０重量部、メチルメタクリレ
−）１０３１１部、ポリメチルメタクリレート３０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
重量部とからなる重合性組成物の入ったコーティングポ
ットを通過させ膜厚２５０ｊｒｍの厚さにコーティング
した後７０°Ｃの窒素ガスが６ｊ１！／ｗｉｎで流れて
いる単量体拡散部に導き３分後に２０Ｗのケミカルラン
プ８本で紫外線を約３分間照射して光重合して直径１０
００１！Ｍの屈折率分布型光伝送体を得た。

得られたプラスチック光伝送体の屈折率分布を測定した
ところ、中心部が１．５０８、周辺部が１．４３０であ
り屈折率が中心部から周辺部に向かって連続的二次曲線
状に減少していた。又、この光伝送体中の単量体の残留
分は全体として０．７重量％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施態様を説明するものである
。 １・・・・シリンダー　２・・・・混練部３・・・・ヒ
ータ ５・・・・ノズル ７・・・・揮発部 １０・・・・拡散部 １４・・・・光伝送体 ４・・・・ピストン ６・・・・ストランドファイバ ９・・・・コーチインクホット １１・・・・活性光線照射部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 屈折率Ｎ＿Ａを有する重合体（Ａ）と屈折率Ｎ＿Ｂ（Ｎ
   ＿Ｂ＞Ｎ＿Ａ）の重合体を与える単量体（Ｂ）との混合
   物を繊維状の母材として形成し、該母材より単量体（Ｂ
   ）を発揮させて該母材の中心部から周辺部に向かって予
   め屈折率分布を形成せしめた後、この重合体（Ａ）との
   相溶性が高く、且つ屈折率Ｎ＿Ｃ（Ｎ＿Ｃ＜Ｎ＿Ａ）の
   重合体を与える単量体（Ｃ）を主体とする単量体と重合
   体（Ｄ）とからな重合性組成物をコーティングし、単量
   体（Ｃ）を繊維状母材内に拡散させた後、未重合の単量
   体を重合せしめることを特徴とする中心から外周に向か
   って連続的な屈折率分布を有するプラスチック光伝送体
   の製造方法。