JPS62215204A - プラスチツク光伝送体の製造法 - 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、光集束性レンズ、光集束性ファイバ等に利用
される、中心から表面に向り１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法に関するものである
。

〔従来の技術〕

中心から表面に向って連続的な屈折率分布を有する光伝
送体は、すでに特公昭４７−８１６号においてガラス製
のものが提案されている。

しかしながら、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式がいくつか提案されている。こ
れらの中心から表面に向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）　、（２１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、前記合成樹脂体の
構成成分の少なくとも１つ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４７−２８０５９号）
、（３１２種の屈折率の異なるモノマーを、重合方式を
工夫して、表面から内部にわたり連続的に屈折率分布が
できるようにしたもの（特公昭５４−３０３０１号）、
（４１架橋重合体の表面より、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、このモ
ノマー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５２−５
８５７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。

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や長さが限定され
るなどから、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、生産性が極めて悪いのと同時に製
造榮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
造方式である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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有能とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明の要旨とするところは、少なくとも１種
類の重合体（Ａｔと重合した場合に屈折率が重合体（Ａ
）とは異なる単量体（Ｂ）、あるいは単量体（Ｂｌを含
む２種類以上の単量体混合物を混合、溶解してなる組成
物を所望の形に賦形し、次いでその表面より単量体（Ｂ
ｌを揮発せしめ、該賦形物の中心から表面に向って連続
的な濃度分布を与えた後、あるいは与えながら未重合単
量体を重合せしめることを、上向きに配置されたノズル
面から前記組成物を上方に向けて吐出させ、賦形された
ファイバを鉛直上方に引き上げる間に行なうことを特徴
とする中心から表面に向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法にある。

本発明の製造方法の一例を示すと図面のようになる。重
合体（Ａ）と単量体（Ｂ）をシリンダ（１）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
出し、混線部（２）で均質に混ぜ合わせた後上向きに配
置したノズル（５）よりストランドファイバ（６）を得
る。ストランドファイバ（６）は、揮発部（７）に導か
れ、ガス導入孔（９）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（Ｂｌがその表面より揮
発し、その内部に単量体（Ｂ）の濃度分布が形成される
。その濃度分布を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、滞在時間と不活性ガスの温
度、流量等によりコントロールした後、活性光線照射部
（８）に導き、残存している単量体（ＢＪを重合固化せ
しめニップローラ（１０）を経て巻取ドラム（１１）に
巻取り、目的の光伝送体（１２）を連続的に得る。

なお、不法において光照射する時期は、上述の様に揮発
部の後でもよいが、条件設定が可能であれば揮発と光照
射を同時に行なってもよい。

また、揮発は空気および窒素、アルゴン等の不活性ガス
の気流で行なってもよいし、減圧下に行なうことも可能
である。さらに、光伝送体α２）の残留単量体をさらに
少なくするために、光照射部の後に熱重合部を設置して
もよいし、ポリマーのガラス転移温度以上の加熱下にお
いて、さらに光照射を行な５ことも良い方法である。

本発明の他にも、中心から表面に向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を連続的に得る製造
法として、下向きに配置されたノズル面から鉛直下方に
向けて紡糸し、揮発、重合工程を経て、プラスチック光
伝送体を得る方法が考えられるが、揮発部での加熱によ
るストランドファイバの粘度低下に起因する、ストラン
ドファイバ径の斑の発生による屈折率／Ｃ） 分布形成コントロールの難易差等から本発明の製造法が
進歩した方式であると官える。

本発明に用いる重合体（Ａｌと単量体ＣＢ＋の組み合せ
は、重合体（Ａｌが単量体（Ｂｌに溶解するならば、単
量体ＣＢ＋からなる重合体の屈折率が重合体（Ｎの屈折
率と異なる以外は、特に限定されるものではない。なか
でも光伝送体の用途によって、特に透明であることが必
要である場合には１重合体（Ａｌと単量体（Ｂｌからな
る重合体との間に相溶性がある組み合せとすることが好
ましい。この様な組み合せは、多くの公知文献、例えば
１ポリマーブレンド、秋田三部ほか、ＣＭＣ０１９８１
“等に記載されている。また、単量体（Ｂｌに重合体内
の単量体を混合するのも好ましい方法であり、さらに、
重合体（Ａｌと単量体（Ｂｌからなる重合体の両者に相
溶性のよい重合体となる単量体（Ｃ１を混合するのも好
ましい方法である。

逆に、光散乱レンズ、集光機能繊維、発光機能繊維等、
必ずしも透明でなくても良い用途には、相溶性がないも
のでも差支えない。

中心より表面に向つ１屈折率が連続的に低くなることが
必要な場合には、重合体（Ａｌの屈折率は、単量体（Ｂ
）かもなる重合体の屈折率より小さくてはならず、逆に
中心より表面に向って屈折率が連続的に高くなることが
必要な場合には、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大きくてはならない。

また、本発明に光重合を促進するための従来公知の光重
合開始剤あるいは促進剤、増感剤を添加併用することは
有効な手段である。

均質な光伝送体を得るには、前駆組成物を充分に均質に
混練する必要がある。

混練操作には従来公知の混練装置が使用できる。

光伝送体径０．５〜５間φ程度のものを得るには、特に
この前駆体組成物の押出温度での粘度が重要であり、５
，０００〜１００，０００ポイズ、好ましくは７，００
０〜ｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏボイズの粘度範囲にあるのがよ
い。

本発明に用いることのできる活性光源とじては、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しても差支えない。

本発明により得られる光伝送体は、屈折率がその中心よ
り周辺に向って連続的に小さくなっている場合には、光
集束機能あるいは凸レンズ機能、光フアイバ機能を有す
るものとなる。

また、中心部から周辺部に向って屈折率が連続的に上昇
している場合には、凹レンズ機能、光拡散機能を有する
光伝送体となる。

〔実施例〕

以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。な
お部とあるのはすべて重量部を意味する。

実施例１ メチルメタクリレートと２．２．２−トリフルオロエチ
ルメタクリレート（８０：２０重量比）の共重合体（ｒ
Ｌｐ）、４７８）６０部とメチルメタフリレート単量体
（単独重合した場合ルＤ１．４９２　）　４０部、ベン
ジルジメチルケクール０．６部、ハイドロキノン０．０
１部を図面の装置のシリンダ（１）に仕込み８０℃に加
熱し、混練部ヲ通して、直径２．　Ｏｍｘφのノズルよ
り上方に向は押出した。続いて押出したファイバを、７
０°Ｃに加熱された窒素ガスが１０ｍ１／分の流量で流
れる揮発部を２０分で通過せしめ、６本の円状に等間隔
に配置された４００Ｗの高圧水銀灯の中心にファイバを
通過させ、約２分間照射し１２ｃＴＬＺ分の速度でニッ
プローラで引き上げた。

得られたファイバの直径は１０００μｍであり、そのと
きの糸斑は±１０μｍであった。インター７アコ干渉顕
微鏡により測定した屈折率分布は、中心部が１．４８４
、周辺部が１．４８０であり、中心部から周辺部に向っ
て連続的に減少していた。このファイバを約１０龍の長
さに切断し、端面を研磨したところ、凸レンズ特性を有
するものであった。また、ファイバの残留メチルメタク
リレート単量体量は１．５重量％であつた。

実施例２ メチルメククリレートと２．２．２−トリフルオロエチ
ルメタクリレ−）（５０：５０重量比）の共重合体（ル
Ｄ１，４６０）を用いる以外は、実施例１と同様にして
ファイバを得た。実施例１と同様にして評価した結果、
中心の屈折率は１．４７３、周辺部の屈折率は１．４６
３であり、凸レンズ特性を有するものであった。また、
ファイバ径は１０００μｍで糸斑は±８μｍであった。

このファイバは、中心部の２００μｍの部分は光散乱が
大きく乳白色であり、ファイバ側面に光を照射するとフ
ァイバの中心部で光散乱され、その一部がファイバの長
さ方向に伝達されるという集光機能を有するものであっ
た。

また、ファイバの残留メチルメタクリレート重合体量は
１．２重量％と少なかった。

実施例３ フッ化ヒニリテンとテトラフルオロエチレン（８０：２
０モル比）の共重合体（ルＤ１．４０２）５０部とメチ
ルメタクリレート単量体５０部、１−ヒドロキシシクロ
へキシルフェニルケトン０．６部、ハイドロキノン０．
０１部とを図面の装置のシリンダ（１）に仕込み、その
他は実施例１と同様にしてファイバを得た。得られたフ
ァイバの中心の屈折率は１，４２９、周辺部の屈折率は
１．４１５であり、凸レンズ特性を有するものであった
。また、このファイバの糸径は８００μｍで、糸斑は±
８μｍであり、ファイバの残留メチルメタクリレート単
量体量は１．０重量％であった。。

実施例４ メチルメタクリレート重合体（ｎＤ）、４９２）３０部
トフツ化ビニリデンとへキサフルオロアセトン（９０：
１０モル比）の共重合体（ｒＬＤ）、３９３）２０部、
メチルメタクリレート単量体５０部、１−ヒドロキシシ
クロへキシルフェニルケトン０．６部、ハイドロキノン
０．０１部を図面の装置のシリンダ（１）に仕込み、そ
の他は実施例１と同様にしてファイバを得た。得られた
ファイバの中心の屈折率は１．４６４、周辺部の屈折率
は１．４５７であり、凸レンズ特性を有するものであっ
た。

実施例５ メチルメタクリレート重合体６０部と２．２．２−トリ
フルオロエチルメタクリレート単量体４０部を用いる以
外は、実施例３と同様にしてファイバを得た。ファイバ
の中心の屈折率は１．４７２、周辺部の屈折率は１，４
８２であり、凹レンズの特性を有するものであった。

比較例１ 実施例１０条件と同様にして、図面の装置とは、上下反
対の配置とした装置によってファイバを得た。得られた
ファイバの径は１０００μｍであったが、そのときの糸
斑は±３０μｍと大きかった。また、インターフアコ干
渉顕微鏡により測定した屈折率分布は中心部が１．４８
５、周辺部が１，４８２であり、中心部から周辺部に向
って連続的に減少していたが、約１０朋の長さに切断し
、端面を研磨したところ、凸レンズ特性は有していたも
のの、あまり良いものではなかった。

比較例２ 比較例１の装置を用いる以外は、実施例３と同様にして
紡糸を行なったが、ドローダウンが大きくファイバ状に
賦形できなかった。

〔発明の効果コ 本発明のプラスチック光伝送体の製造法は、複写機用レ
ンズアレイ、ファクシミリ用レンズアレイ、光フアイバ
結合素子、光分波器、ラインセンサー等に利用されるロ
ッドレンズやＣＩ型光ファイバ、集光性繊維と床机な用
途に使用されうる光伝送体をプロセスが非常に簡単で生
産性が高く、工業的プロセスとして効率的に得る方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の製造法を示す工程図の一例である。 図面中の主要な符号は次の通りである。 １・・・シリンダ ２・・・混線部 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 ８・・・活性光線照射部 １２・・・光伝送体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、重合した場合に屈
   折率が重合体（Ａ）とは異なる単量体（Ｂ）、あるいは
   単量体（Ｂ）を含む２種類以上の単量体混合物を混合、
   溶解してなる組成物を所望の形に賦形し、次いでその表
   面より単量体（Ｂ）を揮発せしめ、該賦形物の中心から
   表面に向って連続的な濃度分布を与えた後、あるいは与
   えながら未重合単量体を重合せしめることを、上向きに
   配置されたノズル面から前記組成物を上方に向けて吐出
   させ、賦形されたファイバを鉛直上方に引き上げる間に
   行なうことを特徴とする中心から表面に向って連続的な
   屈折率分布を有するプラスチック光伝送体の製造法。