JPH0378706A - 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〕 本発明は、表面から内部に連続的な屈折率分布を有し、
光集束性レンズ、光集束性光ファイバー、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、高価なものとな如、かつ屈曲性も乏
しｂと旨う問題点を有している。このようなガラス製の
光伝送体忙対し、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ｂ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ック光伝送体を
大別すると、（１）イオン架橋重合体よ）なる合成樹脂
体の中心軸よ如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、４７−２
６９１３号公報を雫）、（２）屈折率の異表る２種以上
の透明な重合体の混合物よ如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ととＫよって製造さ
れるもの（％公開４７−２８０５９号公報を儒）、（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５４−５０３０１号公
報寥率）、１罎）架橋重合体の表面から重合体より屈折
率の低いモノマーを拡散させて、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５
２−５８５７号、特公昭５（Ｓ−′５７５２１号各公報
参業）、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ｌ）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、光伝送体よシ
屈折率調節剤の拡散あるｂけ抽出などの工程に長時間を
委すること、あるｂは得られる光伝送体の長さが限定さ
れることなどから、生産工程は断続的であり換言すれば
パッチ式生産方法であり、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、ガラスある込はプラスチッ
ク光ファイバ七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
。

Ｃ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を有する透明
重合体（Ａ）と屈折率ＮＢ（但しＮＡ＞ＮＢ）の重合体
を与える単量体（Ｂ）の混合物を繊維状に賦形し、単量
体（Ｂ）を揮散させることによって予備的に屈折率分布
を形成せしめた繊維状物とし、重合体（Ａ）との相溶性
が高く、且つ屈折率Ｎ。（Ｎ。

＜ＮＡ　）の重合体を与える単量体（Ｃ）の溶液に浸漬
し、この単量体（Ｃ）を繊維状賦形物内に拡散させた後
、該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石。

本発明において用いられる重合体（Ａ）を与える単量体
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−ト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
−ト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る
が、これらの単量体は単独で或いは２種以上組み合わせ
て重合し、本発明で用いる透明重合体（Ａ）とすること
ができる。

又、屈折率１ｊＢ　（ＮＢ＞ＮＡ　’）の重合体を与え
る単量体（Ｂ）、屈折率Ｎ。（ＮＣ＜ＨＡ　）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
−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−フェノキｙｒ、（ｆ−ル（メ、り）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−１−、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．Ｘ３−
テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、２．２
．３．ム３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレ
ート、２．２．４４．４゜４−ヘキサフルオロブチル（
メタ）アクリレート、２，２．己五４．４．５．５−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、これらの単
量体は単量体（Ｂ）がＮＡ＞ＫＢなる条件を、単量体（
ｃ）がＮＡ＞Ｎｏなる条件を満たすものを選定すること
が必要である。

本発明は光伝送体忙関するものであるから生成してくる
重合体混合物は透明であることが必要不可欠である。そ
こで重合性混合物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
体の単量体とからなる重合性混合物とその屈折率Ｎ、よ
υ小さｂ屈折率Ｎ。を有する単量体溶液を調製する。

重合体（Ａ）及び単量体（Ｂ）からなる重合性混合物に
は熱硬化触媒及び／又は光硬化触媒を添加する。

使用しうる熱硬化触媒としては普通のパーオキサイド系
触媒が用いられる。光重合触媒としては、ベンゾフェノ
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。

重合性混合物は、粘度が１０３〜１０６ボイズの範囲と
するのが繊維状物への賦形物を得るのに都合がよい。該
重合性混合物の粘度が１０３ボイスよりも小さいとその
紡糸時に糸切れが生ずるようになり易く糸状物の形成が
困難である。また該粘度が１０５ボイスより大きいと重
合性混合物は紡糸操作性が不良となり径斑の少々い糸状
物を得ることが困難となる傾向が大きい。

次いで重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）からなる重合性混合
物を糸状に押し出し糸状物中の単量体（Ｂ）を揮発させ
ることによって繊維状物の中心部から周辺部にかけて単
量体（Ｂ）の濃度変化をつける。

ここでは予備的な屈折率分布型糸状物を形成する。

次すでその糸状物を屈折率Ｎ。の重合体を与える単量体
（ａ）溶液に浸漬することえよって糸状物内部に単量体
（Ｃ）を拡散させ、繊維状物の中心部から周辺部への単
量体（ａ）の濃度変化を与えるととＫよって最終的な目
標として屈折率分布を有する糸状物を得る。

次いでこの未硬化の糸状物を硬化させる釦は硬化部にお
いて好ましくけ紫外線を糸状物の周囲から作用させて熱
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。

本発明は、例えば第１図の糸成形装置を用いて実施する
ことができる。第１図は糸条成形装置を図式的建示す工
程図である。重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）を含む重合性
混合物とをシリンダ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（Ｂ）がストランドの表面よシ揮発
し、その内部に単量体（Ｂ）の濃度分布が生じさせる。

更にストランドファイバは、単量体（Ｃ）溶液浸漬部９
に導ひかれストランドファイバ表面からその中心部に向
って単量体（Ｃ）の拡散が生じ糸条物中で単量体（Ｃ）
の濃度分布が形成される。

単量体（Ｂ）及び（Ｃ）の濃度分布は光伝送体の使用目
的に応じてストランドファイバの太さ、吐出量、引き取
り速度、滞在時間や不活性ガスの温度、流量、単量体溶
液浸漬部の滞在時間を変えることによってコントロール
することができ、得られた糸条物は次いで活性光線照射
部１０に導き残存している単量体（Ｂ）及び単量体（Ｃ
）を重合。

固化せしめた後、ニップローラ１１を経て巻取ドラム１
２に巻取り、目的とする光伝送体１３を連続的に製造す
る。なお本発明の方法を実施するに際し光照射する時期
は、上述の様九単量体溶液浸漬後でもよいが、条件設定
が可能であれば単量体揮発後に光照射によって予備的な
重合を加えてもよい。また糸条体より単量体（Ｂ）の揮
発は空気、窒素、アルゴン等の不活性ガスの気流中で行
なってもよいし、減圧下に行なうことも可能である。

また、本発明を実施するに際して用いる重合体（Ａ）、
単量体（Ｂ）及び単量体（Ｃ）の組合せは重合体混合物
として各成分の相溶性が良好であり、重合体（Ａ）の屈
υ「率は、単量体（Ｂ＞からの重合体の屈折率より小さ
く、且つ単量体（Ｃ）からの重合体の屈折率より大きく
なくてはならない。

本発明を実施するに際して用いることのできる活性光線
としては、１５０〜６００　ｎｍ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。更に重合を完結させるため、あるい
は残留上ツマ−をできるだけ少なくするために、光照射
を二段階にした如、あるいは熱重合と併用するのが有効
である。重合に引き続いて残留上ツマー分を熱風等によ
シ乾燥してもよい。

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
ないのが好ましく、その量は５係以下さらには３壬以下
、さらに好ましくは１．５係以下であυ、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〕

本発明によると可焼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ｂのである。また本発明によ
ると糸状体よりの単量体（Ｂ）の揮発により予備的な屈
折率分布を形成した後に別の単量体を内部へ拡散する方
法を用い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のである。

以下実施例により本発明を史蹟詳細に説明する。

実施例１ ポリメチルメタクリレート（ＮＡ＝１．４８９）４５重
量部、ベンジルメタクリレート（重合体のＮＤ＝１．５
１５）４５重量部、メチルメタクリレート１０重量部、
１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトンα２重量
部、ハイドロキノン１１重量部を第１図の装置のシリン
ダＩＫ仕込み、７０℃に加熱し混練部を通して径が２゜
Ｏｎφのノズルより押し出した。続いて押し出されたフ
ァイバを７０℃に加熱された窒素ガスが１０ｔ　／　ｍ
１ｎの速度で流れる揮発部を１０分間かけて通過せしめ
、次いで２，２．２−トリフルオロエチルメタクリレー
ト（重合体のＮｎ＝１．４３Ｗ液を仕込んだ単量体溶液
浸漬部を３０秒で通過せしめた後、このファイバ外側を
円状に等間隔で囲むように設置された４０Ｗのケミカル
ランプの中心に該ファイバを通過させ約４分間光照射１
、３０　ｃｍ　／　ｍ１ｎの速度でニップローラで引き
取った。

得られたファイバの径は１０００μｍであり、カールツ
アイス社製インターフアコ干渉顕微鏡によシ測定した屈
折率分布け、中心部が１，５１０、周辺部が１．４５０
であり、中心部から周辺部に向って連続的に屈折率が減
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、２．２−　）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α９９重量部あっ
た。

実施例２ 実施例１で用いた重合体（ｈ）と単量体（Ｂ）を用いて
、単量体（Ｃ）として２．Ｚ＆へ４．４．５．５−オク
タフルオロペンチルメタクリレート（重合体のＮＤ＝１
．４０）　　を単量体浸漬部に仕込む以外実施例１と同
様にして揮発部に導びかれたファイバを１分で通過せし
めた後、１２本の円状に等間隔に設置された４０Ｗのケ
ミカルランプの中心にファイバを通過させ約５分間光照
射し３０ｃｒＲ／　ｍｉｎの速度でニップローラで引き
取った。

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１．５１０、周辺部が１．４４０であ
り、中心部から表面にかけて連続して屈折率が減少して
いた。又、単量体の残留分は全体として１．０重量係で
あった。

この場合、単量体（ａ）を変えることによって容易に屈
折率分布を変化せしめることができた。

実施例６ ２、２．２−　）リフルオロエチルメタクリレート８０
重量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０重量
部、メチルメタクリレート１０重量部からなる共重合体
（〔η）　＝　２．５　ｏ　１、Ｍｌ！ＸＫ２５℃にて
測定）５０重量部、メチルメタクリレート単量体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
．１ｆ量部、ハイドロキノン０，１重量部を第１図中の
シリンダ１に仕込み、更に単量体（Ｃ）として２．２．
３．３．４．４．５゜５−オクタフルオロペンチルメタ
クリレートを単量体溶液浸漬部に仕込む以外実施例１と
同様にして光伝送体を得た。

得られたファイバの径は１０００μｍであり、屈折率分
布を測定したところ中心部が１．４４１、周辺部は１．
４０９であり中心部から周辺部にかけて屈折率が連続し
て減少していた。又、単量体の残留分は全体として１．
０重量係であった。

実施例４ ポリメチルメタクリレート（〔η）＝（Ｌ５６、ＭＦ！
に２５℃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α２重量部、ハ
イドロキノンα１重量部を第１図に示した装置のシリン
ダ１に仕込み７０℃に加熱し混練部を通して径がα２Ｍ
φのノズルより押し出した。続いて押し出されたファイ
バを７０℃に加熱された窒素ガスが１　ＯＬ　／　ｍｉ
ｎの速度で流れる揮発部７中を１０分間で通過せしめ１
２本の円状に等間隔に設置された４０Ｗのケミカルラン
プの中心にファイバを通過させ約２分間光照射し予備重
合を行なった。

更に単量体（ａ）として２．２．３．ム４．４．５．５
−オクタフルオロペンチルメタクリレ−ｈを単量体浸漬
部に仕込み揮発部より導ひかれたファイバを１分で通過
せしめた後、予備重合の際と同様の装置を用いて約４分
間光照射しＳ　Ｏｔ：ｍ　／　ｍｉｎの速度でニップロ
ーラで引き取った。

得られたファイバの径は１０００μｍであり屈折率分布
を測定したところ、中心部が１．５２５、周辺部で１．
４３５であり中心部から表面にかけて連続的に屈折率が
減少していた。又、単量体の残留分は全体として０．８
重量係であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の屈折率分布型光伝送体製造工程の一例
を示す図である。 １・・・・・・シリンダ　　　２・・・・・・混練部３
・・・・・・ヒータ　　　　　４・・・・・・ピストン
５・・・・・・ノズル　　　　　６・・・・・・ストラ
ンドファイバ７・・・・・・揮発部　　　　　９・・・
・・・単量体溶液浸漬部１０・・・・・・活性光線照射
部 １３・・・・・・光伝送体

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
   物を繊維状に賦形し、単量体（Ｂ）を揮発させて中心部
   から周辺部に向つて予め屈折率分布を形成せしめた後、
   この重合体（Ａ）と相溶性が高く、且つ屈折率Ｎ＿Ｃ（
   Ｎ＿Ｃ＜Ｎ＿Ａ）の重合体を与える単量体（Ｃ）の溶液
   に浸漬して繊維状賦形物内に単量体（Ｃ）を拡散した後
   、該単量体を重合せしめることを特徴とするプラスチッ
   ク光伝送体の製造方法。