JPS58159506A - 合成樹脂光伝送体を製造する方法 - 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】 本発明は中心軸からの距離の２乗にほぼ比例しく／） て屈折率が次第に減少または増大するような屈折率分布
を有している合成樹脂光伝送体の製造に関するものであ
る。

従来屈折率が中心軸からの距離の２乗にほぼ比例して次
第に減少する屈折率分布を有する透明体が凸レンズとし
て作用することが知られている。

このような光伝送体においては中心軸の屈折率をＮＯと
すると、中心軸がらＸの距離における屈折率Ｎは（１）
式であられされる。ここでＡは正の定数（屈折率分布定
数）である。

／ Ｎ＝ＮＯ（／　−−ＡＸ２）　　　（１）棒状体の一端
より入射した光束は、中心軸のまゎりを蛇行しながら進
行する。蛇行する光路の周期りは（２）式であられされ
る。

Ｌ　−−（，２） １ 屈折率分布が（３）式で表わされる場合には凹レンズと
なる。ここでＢは正の常数である。

ｎ（ｒ）＝ｎＯ（／十−Ｂｒ２）＜３）！ 特願昭１１７−ＩＯ≦３ざ７　（特公昭！２−３ざ５７
、以下特許出願／という）、特願昭４’９−ｆざｊ、！
ｔ７　（特開昭ｊ／−／乙３り１１以下特許出願、２と
いう）、特願昭３３−．２７９Ｊｊ　（特公昭Ｓ乙−３
７！；、２／、以下特許出願３という）および特願昭Ｓ
乙−乙ｇｏノ、２、（以下特許出願ｌという）には架橋
性単量体Ｍａを一部分重合して得られる網状重合体の透
明ゲルに、網状重合体の屈折率とは異なる屈折率を有す
る重合体を形成する単量体Ｍｂを、前記物体内部におい
て表面から内部に向かって次第に減少する勾配を有する
ように、前記物体表面から液相又は気相から拡散させた
後に重合させ、又は拡散と同時に重合させ、屈折率が表
面から内部に向かって連続的に変化する合成樹脂光伝送
体を製造する方法が述べられている。

前記特許出願／およびコの方法では、透明ゲル物体を単
量体Ｍｂ中に浸漬して物体表面で液状のＭｂと直接接触
させるために、ゲル物体中に含ませていた重合開始剤が
浸漬時間とともにＭｂ相に溶出してくるので、Ｍｂ相で
も重合が徐々におこる。そして浸漬を終えてＭｂ相から
取り出したゲル物体の外周表面には都合的重合によって
粘稠となったＭｂＯ層が付着することとなり、これが光
伝送体の外周部付近の屈折率分布の好ましくない歪みを
増大させる原因となる。

本発明においては、まず網状重合体ｐａ　　（その屈折
率をＮａとする）を形成する単量体Ｍａを一部重合し、
棒状または繊維状の透明ゲル物体に成形する。この透明
ゲル物体は溶剤に不溶な成分（網状構造の重合体）を！
−９０重量％含んでいる。

次にｌＪａと異なった屈折率を有する重合体ｐｂ（その
屈折率をＮｂとする）を形成する単量体Ｍｂを温度Ｔａ
にて超音波またはスフ’Ｌ・−ノズル噴射などの適当な
物理的方法によって微粒子状に霧化しこのＭｂ霧滴を前
記透明ゲル物体に所定湿度（Ｔａ）で接触させる。ここ
で、Ｍｂの沸点、温度Ｔ２に応じてＭｂの一部又は全部
が気化するが、これは−向に差しつかえない。このよう
なＭｂを霧化されたＭｂと呼ぶことにする。霧化された
Ｍｂ微粒子は透明ゲル物体表面に到達しデル内部に拡散
し重合する。微粒子から気化したＭｂ蒸気もゲル内部に
拡散することは勿論である０所定時間（ｔ２）後に、Ｍ
ｂ霧滴を含まない窒素雰囲気で所定湿度（Ｔ３）　ｖｃ
所定時間（ｔ３）熱処理を行い、重合を完結させる。

したがって本発明においては、従来の欠点が次のように
克服される。

（１）特許出願／および−では、Ｍａの透明ゲル物体を
ＭｂＫ浸漬するから、浸漬温度を高くするとＨｂの単独
重合がおこり前述のＭｂ層の付着ひいては浸漬後の透明
ゲル物体を取り出すことが困難となるという欠点があっ
た。

本発明ではＭｂを霧化する時の温度Ｔａは、霧化された
ＨｂをＨａの透明ゲル物体表面に薄膜状に付着させその
内部に拡散させて）４ａと共重合させる温度Ｔ２と独立
に制御できる。

Ｔａを低湿とし、Ｔａを高湿とすることもでき、Ｍｂの
単独重合を防止しておいて拡散・共重合を制御すること
が容易である。

（２）特許出願３では蒸気圧の低いＭｂは使用し難＜Ｓ
） いが、本発明では蒸気圧にかかわらずＭｂを使用するこ
とができる。

透明ゲル物体を単量体Ｍｂの霧滴を含む雰囲気中に位置
させておく時間（ｔ２）および温度Ｔ２は希望する屈折
率勾配によって決められる。

この接触温度Ｔ２および時間ｔ２が極端に大き過ぎると
単量体Ｈｂが前記物体内部で均一な濃度になるように拡
散してしまうので屈折率勾配が得られなくなる。繊維状
または棒状体の前記物体の全周表面で、単量体Ｍｂと接
触させるとき、この接触時間を単量体Ｍｂの拡散が繊維
の中心に到るまで生ずる程度またはそれよりもやや犬に
選べば、後の熱処理工程を経たこの繊維は、その中心か
ら周表面に向かって、中心からの半径方向の距離の２乗
にほぼ比例して、減少または増大するような前記（１）
式または（３）式であられされる屈折率分布をもつよう
になり、これは凸レンズ作用または凹レンズ作用を有す
る。

（６） 本発明において、Ｍａとしてはアリル基、アクリル酸基
、メタクリル酸基、またはビニル基のうちの同種の基を
すくなくとも２個有するか、アリル基、アクリル酸基、
メタクリル酸基、またはビニル基のうちから一種類以上
の基を有する単量体を用いることができる。

次に本発明に適した単量体の例を挙げる。

（１）アリル化合物 フタル酸ジアリルイソフタル酸ジアリル。

テレフタル酸ジアリル、ジエチレングリコールビスアリ
ルカーボネートの如きジアリルエステルトリメリト酸ト
リアリル、リン酸トリアリル、亜リン酸トリアリルの如
きトリアリルエステル：メタクリル酸アリル、アクリル
酸アリルの如き不飽和酸アリルエステル（−２）Ｒ１−
Ｒ２−Ｒ３で示される化合物Ｒ１およびＲ３がいずれも
ビニル基、アクリル基、ビニルエステル基またはメタク
リル基である。あるいは、Ｒ１およびＲ３のいずれか一
方がビニル基、アクリル基、メタクリ（７） ル基およびビニルエステル基の１つの基のいずれかであ
り、他方が前記ｌっの基のうちの他の３つの基のいずれ
かである。

Ｃ− ■ ＯＨ３。

（ＣＨ２０ＨｚＯｖＧＨ２ＧＨｚ　−（ｍ　＝　０〜２
０＞（ＣＨ２）　ｐ　−一（ｐ＝３〜／ｊ）（ざ） （ＣＨ２）＝Ｈ ｍ−〇Ｈｚ　　ＯＣＨ２−（帆／−＝／〜３）（ＯＨ２
）／Ｈ ■ ！ （以上２Ｂグループ） （３）上記（１）　（２）の単量体の混合物、またはモ
ノビニル化合ｅ、ビニルエステル類、アクリル酸エステ
ル類およびメタクリル酸エステル類の５種のうちの少な
くとも７種と上記（１）（，２）単量体（またはその混
合物）との混合物。

Ｍｂとしては ただし、Ｘは水素またはメチル基、 （ＣＨ２）　ｌＨ（ｌ　＝　／〜ざ） Ｌ−プロピル、ｂ−ブチル、Ｓ−ブチル、ｔ−ブチル（
Ｉ＝０〜２） もしくは −（−ＣＨ２０Ｈ２０−）ＣＨ２ＣＨ３（ｐ＝／−乙）
（以上４’Ａグループ） または −（ＣＦ、）−Ｆ　　　　　　（ａ−／　−乙）一０Ｈ
２（ＯＦ２）ｂＨ（ｂ　＝　／　〜ｒ　）−ＣＨ２０Ｈ
２０・ＣＨ２ＣＦ３ −（ＯＨ２ＣＨｚＯ）ｃＣＦ２０Ｆ２Ｈ（ｃ＝　／−１
）−ＣＨ２０Ｈ２０・ＣＨ２（ＯＦ２）ａＦ　　（ａ＝
／　〜乙）（３Ｈ２（ＧＦａ）ｄＯ（ＯＦ　２）　６Ｆ
　　　（ｄ＝　７−２　。

１−／〜ｌ） もしくは　　−３ｉ（００２Ｈ５）３ （以上４１Ｂグループ） Ｄ）　　ＯＨ２＝ＣＨＯＧ−Ｒ４で示される化合物Ｒ４
ニー（ＣＨ２）ｆ−ＣＦ３（ｆ＝０〜η（以上Ｈ，グル
ープ）または （ＣＨ２）ｇ　Ｈ（ｇ　−’−５） （ＪＬ−Ｏ〜２） （以上ｔＢグループ） （乙）（グ）項および（５）項記載の単量体の混合物Ｍ
ａとして上記（１）　〜（Ｊ）　、　Ｍｂとして（４０
〜（乙）のいずれも組み合わせることができるが、特に
ｌａとして、２Ｂグループの単量体を用いＭｂとしてｌ
ＩＢグループまたは（５Ａ）の単量体を用いると色収差
の極めて小さい耐久性の優れた光伝送体が得られる。

また、上記透明ゲル物体のゲル化状態を調節するには、
（３）項に挙げた如く架橋性Ｍａに不飽和基を一ケ有す
る単量体を添加する方法およびＧＢｒａ　ｒ　ＣａＩ２
　、メルカプタン類などの連鎖移動剤を添加する方法、
または両者を併用する方法が有効である。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例／、２ Ｍａモノマー（ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ナー）　（（３Ｒ−、、？９）に／−０，Ｊノ９重量％
の過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）を溶解し、内径３．’１
ｍｍＫ成形したテフロンチューブに満たしＴｌ＝９０．
０°Ｃに１１＝乙Ｏ分加濡して直径３．１１ｍｍ、長す
／。

ａｍ透明ゲルの棒状体（ＯＲ）を得る。ゲルはアセトン
に不溶の成分（網状構造重合Ｋ、Ｏｎ）　２１１．３重
量％、アセトン可溶・メタノール不溶の成分（線状重合
体、Ｃ））乙、２重量％、メタノール可溶の成分（重量
体、Ｃｍ）　４９．５重量％から成っている。

Ｍｂモノマー（メタクリル酸ハ／、５−トリヒドロペル
フルオロペンチル（ざＦＭＡ）ノ拡散　・共重合装置原
理図を図／に示す。

上記透明ゲル棒状体（ＧＲ）／を熱処理部を内に支持棒
ｌ乙の先端に吊るし、装置−の内部を排気後、窒素ガス
を導入Ｗ３がら導入して排出管／２から酸素を除去した
後、Ｇ［／を拡散共重合部ｌまで下げる。拡散・共重合
部は遮蔽板Ｓの働きにより熱処理部２と遮断される。霧
化部７にＭｂ単量体ざであるｌｒＦＭＡを注入し、拡散
・共重合部ｌを定温水槽９に入れた温水／　０　テＴ２
−３０．０”Ｃに加温する。露化部側管ｌ／より窒素ガ
スをＶ−，２００ｍ　ｌ／ｍｉｎの速度で流しつツ、振
動子／３を作動させて超音波（／、ｔ２！ｉ〜／、７Ｍ
Ｈ２）によってざＦＭＡ　ｔｔ霧化する。ざＦＭＡの霧
滴は窒素ガスに運ばれて拡散・共重合部に充満する。

その壁のまわりは熱媒体／ｌを循環させてあり拡散共重
合部は３０　’Ｃ（Ｔ２）　Ｋ保たれるｏＧＲ／は支持
棒１６の回転によりゆっくり回転している。

ｓｏ分（ｔ２）後に、熱媒体／Ｓであらがじめｔｒｏ、
。

℃に加温しである熱処理部にＫ　ＧＲ／を引き上げ拡散
・共重合部ｌとの連絡部をシャッター１３によって完全
に遮断する。Ｊ４Ｚ時間熱処理した後、ロッドを取り出
す。

ロッドの重量はもとのＧＲ型重量対し２３．ざ％（ΔＷ
）増加しており、棒状凸レンズに・なっており（２式の
ｎ＝６３．　Ｏｍｍでありロッド半径の７ｇ、−％まで
（１）式の屈折率分布を持っている。［有］Ｇ！／ＲＤ
）。

（／３） 結果をまとめて表／す／に示しである。

Ｍｂとしてメタクル酸八／、３−）リヒドロベルフルオ
ロブロピル（４／ＦＭＡ）を用いて、実施例／と同様に
して作成した場合を４．２に示しであるＯｆＦＭＡの沸
点はｊ７−乙０　′Ｃ＃；　ｍｍ　Ｈｇ　テカナリ高沸
点であるので特願特許出願３の方法の場合には次に述べ
るように短かいＬを有する伝送体（屈折率勾配穴）をつ
くることが困難である。すなわちＣｎ＝２／、、？重量
％　、　Ｃｊ！−４，、を重量％　＋　Ｃｍ＝７．２．
．２　重量％　ノ０Ｒ−３９７７）　Ｇ［を温度ｓｏ″
Ｃ窒素圧力１０ｓ　ｍｍＨｇ　　（絶対圧力）の条件下
でざＦＭＡの蒸気雰囲気に、２’ＩＯ分間置き、ざ。、
　ｏ　’ｃで、２グ時間熱処理してもＬ＞２００ｍｍの
伝送体しか得られない。

実施例３ ＭａＫテトラエチレングリコールジメタ’Ｊ　５−ト（
ＶＥＤ）　　に部とメタクリル酸メチル（ＭＭＡｉ部の
混合物をＭｂに＆ＦＭＡをを用いた例を表１す３に示す
。

製造方法は実施例／と同じである。

／ｌｔｔｌ 表　　　／ ９ＥＤはゲル化し易いが、ＭＭＡのような不飽和基を一
ケ有する単量体を加えることによって、４（ＥＤの反応
性を制御する例である。

実施例グー６ 連鎖移動剤［ＪＢｒ４を添加した場合の例を表７＋ｌ−
す乙に示す。

実施例７ ＯＲ−３９に０．９９重量％のＢＰＯを溶解し、内径ｉ
ｏ、ｏｍｒｎのポリエチレンチューブニ満りし、７９、
乙０Ｃに７３７分加湿し、０Ｒ−Ｊ９のＧＲを得るｏ　
Ｇ　ｎ　＝　、２０．ざ重量％、ａｉ＝ｓ、ｑ重量％、
ｃｍ−７３，３重量％である。窒素雰囲気下、ｔｉｏ”
ｃのチャンバーにＧＲを吊るす。メタクリル酸フェニル
（ｐＪＭＡ）を窒素ガスのスプレーノズル噴射によって
霧化し、これをチャンバーに導く。

２００分間共重合させた後、ざ０．０′ＣＫ１１Ｏ時間
熱処理する。

得られるロッドを直径３．ざｍまで削ると（３）式のＢ
＝４ｊＸ１０−３ｍｍ−２である棒状ノ凹しンスカ得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するために使用する装置の概略の一
例を示す側断面である。 ／・・・・・・・・透明ゲル物体、ｆ・・・・・・・・
単量体Ｍｂ特許出願人　日本板硝子株式会社 （／７） 手　　続　　補　　正　　書 昭和５７年１月２？日 特許庁長官　殿 ２　発明の名称 合成樹脂光伝送体を製造する方法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府大阪市東区道餞町１丁目ｇ番地名　称　
（１１００）日本板硝子株式会社代表者　菅　沼　俊　
彦　（他１名） １、代理人 住所　　東京都港区新橋５丁目／／番３号新橋住友ビル 明細書の１発明の詳細な説明」及び 「委任状」の欄 ７　補正の内容 （１）明細書の第７３頁第２行及び３行の「拡散・共重
合部グ」を「霧化部７」にｌ”　Ｔ２＝　！；　０−０
″ＣＪ’ｋ「Ｔａ−３０，０°Ｃ」に訂正する。 （２）明細書の第７４／頁第２行の「メタクル酸」を「
メタクリル酸」に訂正する。 （３）委任状を別紙のとおり補充する。 し・７−叫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 網状重合体（共重合体を含む）　　Ｐａ　（その屈折率
   をＮａとする）を形成する単量体（単量体混合物を含む
   ）Ｍａを一部重合して透明ゲル物体とし、Ｈａとは異な
   る屈折率Ｎｂを有する重合体（共重合体を含む）　　Ｐ
   ｂを形成する単量体（単量体混合物を含む）　Ｍｂを前
   記透明ゲル物体中に拡散、重合させて、屈折率が中心軸
   からの距離の２乗にほぼ比例して連続的に変化する合成
   樹脂光伝送体を製造する方法において、前記単量体Ｍｂ
   を超音波スプレーノズル噴射などの物理的手段によって
   霧滴状となし、前記透明ゲル物体をＭｂ霧滴と接触させ
   ることによって前記拡散をおこなわせることを特徴とす
   る合成樹脂光伝送体を製造する方法。