KR100285152B1

KR100285152B1 - 물성이 반경방향으로 변하는 물체와 그 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR100285152B1
Application number: KR1019990009976A
Authority: KR
Inventors: 김인배
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사; 박창원
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2001-03-15
Also published as: KR20000061146A

Abstract

본 발명은 반경방향으로 물성이 변하는 물체를 만들기 위한 제조방법에 관한 것으로, 특히 통신용 또는 영상전달용으로 사용하기 위한 굴절률이 반경방향으로 변하는 고분자소재 광섬유(graded-index plastic optical fiber)의 제조에 사용될 수 있으며, 물리화학적 성질이 반경방향으로 변하는 고분자 또는 세라믹 소재로 이루어진 물체의 제조에도 사용될 수 있는 새로운 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은 반경방향으로 물성이 변하는 원통형 물체를 제조함에 있어서 (반경방향으로 변할) 물성이 다른 두 물질을 물리적으로 혼합하여 그들의 상대적 농도를 반경방향으로 원하는 변화율에 따라 점차적으로 변하게 하여 반경방향으로의 물성 변화를 유발시키는 방법으로, 그 혼합장치는 한 물질이 위치할 단면이 원통형(또는 여러 형태의 기하학적인 모양)인 외부용기, 물성이 외부용기에 위치한 물질과 다른 또 하나의 물질이 위치할 내부용기, 및 상기 두 물질을 원주방향으로 혼합하기 위한 원통형의 회전막대로 구성된다. 이때 외부용기의 단면은 일반적인 경우 원통형이지만 만들고자 하는 물체가 원통형이 아닌 경우 사각형 등의 다른 모양도 가질 수 있으며, 내부용기의 단면은 원하는 물성의 변화율에 따라 결정되는 여러 형태의 기하학적인 모양을 가질 수 있다.

Description

물성이 반경방향으로 변하는 물체와 그 제조장치 및 제조방법 {Objects with Radially-Varying Properties and Apparatus and Method of Preparing the Same}

본 발명은 반경방향으로 물성이 변하는 물체를 만들기 위한 제조방법에 관한 것으로, 특히 통신용 또는 영상전달용으로 사용하기 위한 굴절률이 반경방향으로 변하는 고분자 소재 광섬유(graded-index plastic optical fiber)의 제조에 사용될 수 있으며, 물리화학적 성질이 반경방향으로 변하는 고분자 또는 세라믹 소재로 이루어진 물체의 제조에도 사용될 수 있는 새로운 제조방법 및 장치에 관한 것이다. 물체의 물성이라 함은 굴절률 등의 광학적 물성 뿐만 아니라 인장강도, 색상, 열팽창계수, 구성물질의 상대적 농도, 촉매물체의 촉매효과 등의 물리 화학적 성질을 의미한다.

통신용 광섬유는 광 시그날의 전달 양식에 따라 single-mode 섬유와 multimode 섬유로 대별될 수 있다. 현재 사용되는 장거리 고속 통신용 광섬유는 대부분이 석영유리를 기본 물질로 한 step-index single-mode 광섬유이며, 이들 유리광섬유는 그 직경이 5에서 10 마이크로미터 정도밖에 되지 않는 매우 가는 섬유들이다. 따라서 그들의 정렬(alignment) 및 연결(connection) 등이 매우 어렵고 이에 많은 비용이 소요된다. 반면 직경이 single-mode 광섬유보다는 굵은 multimode 유리광섬유의 경우 LAN(local area network)과 같은 단거리 통신용으로 사용될 수 있으나 이 역시 연결 등에 소요되는 비용이 높고 깨지기 쉬운 유리의 단점 등의 이유로 널리 사용되지 않는다. 따라서 twisted pair 또는 coaxial cable과 같은 금속선(cable)들이 LAN과 같은 200미터내의 단거리 통신에 주로 사용된다. 그러나 금속선들은 정보 전달속도(또는 bandwidth)가 최대 약 150MHz 정도에 그쳐 2000년대의 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 기준인 625 megabits per second 등과 같은 미래의 bandwidth 기준을 만족시킬 수 없다.

이와 같은 이유로 일본과 미국 등에서 지난 10여년에 걸쳐 LAN과 같은 단거리 통신에 사용할 수 있는 고분자소재의 광섬유개발에 많은 노력과 투자가 있었다. 고분자 광섬유는 고분자물질의 유연성 때문에 그 직경이 유리광섬유보다 100배 이상 큰 0.5에서 1.0 밀리미터 정도까지 이를 수 있어 그들의 정렬이나 연결이 쉽고 압출성형으로 만들어진 고분자소재 연결부품(connectors)들을 사용할 수 있어 커다란 비용절감을 예상할 수 있다. 고분자 광섬유는 반경방향의 굴절률 변화가 계단형인 step-index (SI) 또는 굴절률이 반경방향으로 점차적으로 변하는 graded-index (GI)의 구조를 가질 수 있으나, SI 고분자 광섬유는 modal dispersion이 크기 때문에 시그날의 전달속도(또는 bandwidth)가 금속선(cable)보다 빠를 수 없는 반면 GI 고분자 광섬유는 modal dispersion이 적어 높은 bandwidth를 가질 수 있다. 따라서 GI 고분자 광섬유는 굵은 직경에서 비롯되는 낮은 비용과 적은 modal dispersion 때문에 가능한 높은 bandwidth를 유지할 수 있는 이유 때문에 차세대 단거리 고속 통신용 매체로서 적합함이 알려져 있다.

GI 고분자 광섬유의 제조공정으로 일본 게이오 대학교의 고이께 교수의 interfacial gel polymerization 방법이 1988년 처음으로 발표되었고 (Koike, Y. et al., Applied Optics, vol. 27, 486(1988)), 그 후 여러 편의 특허 및 특허출원이 있었다 (US Patent No. 5,253,323 to Nippon Petrochemicals Co.; US Patent 5,382,448 to Nippon Petrochemicals Co.; US Patent 5,593,621 to Yasuhiro Koike and Ryo Nihei; International Patent PCT WO 92/03750 G02B6/00 to Nippon Petrochemical Co.; International Patent PCT WO 92/03751 G02B6/00; Japan Kokai Tokyo Koho JP 03-78706 G02B6/00 to Mitsubishi Rayon; Japan Kokai Tokyo Koho JP 04-86603 G02B6/00 to Toray Ind.). 이들 여러 특허와 연관된 대부분의 공정들은 크게 다음과 같은 두 종류의 공정으로 대별될 수 있다.

1. 고분자와 분자량이 비교적 작은 첨가제를 사용하여 반경방향으로 굴절률이 변하는 예비성형품(preform)을 만든 후, 그 예비성형품을 가열 연신하여 GI 고분자 광섬유를 만드는 배치방법(batch process).

2. 압출공정으로 고분자섬유를 만든 후 그 섬유에 첨가되어 있던 저 분자량의 물질을 반경방향으로 추출하거나 또는 반대로 저 분자량의 물질을 반경방향으로 투입시켜 GI 고분자 광섬유를 만드는 방법.

전술된 첫 번째 공정이 고이께 교수의 방법으로 2.5 Gbits/second의 전달속도를 갖는 GI 고분자 광섬유를 제조하는데 성공하였으며, 두 번째 공정도 비교적 높은 bandwidth를 갖는 광섬유제조에 성공한 것으로 알려져 있다.

전술된 공정들 이외에 새로운 GI 광섬유 제조방법이 최근 미국의 Park과 Walker에 의해 고안되어 특허출원 되었다 (US Appilcation Serial No. 89,929,161; PCT/US97/16172). Park과 Walker의 방법은 GRIN 다이 블록(die block)이라고 부르는 특수한 공압출 성형 다이(coextrusion die)를 이용한 기계적 혼합(mechanical mixing)에 의해 굴절률의 변화를 유발시키는 연속공정법(continuous processing method)으로서 고이께 교수의 방법등과는 전혀 다른 새로운 방법으로 그 효율성이 실험적으로 입증되었으며, 현재 그 공정의 상업화를 위한 연구개발이 진행되고 있는 것으로 알려져 있다 (Park and Walker, 14th Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Yokohama, Japan(1998. 6.)).

GI 광섬유의 bandwidth를 극대화하기 위해서는 반경방향으로의 굴절률 변화가 포물선모양에 가까운 어떤 특정한 변화율(profile)을 가져야 하는데, 그의 이론적 모델로서 다음과 같은 power-law index variation을 들 수 있다 (Halley, P., Fiber Optic Systems, J. Wiley and Sons(1987)).

여기서 γ은 원통형섬유의 중심으로부터 반경방향으로의 거리를 나타내고, α는 섬유의 반경, η₁과 η₂는 각각 γ=0 과 γ=α에서의 굴절률을 나타내며 η₁은η₂보다 크다. 2Δ=(η₁ ²-η₂ ²)/η₁ ²이고 g가 바로 power-law index로 그의 수치에 따라 반경방향으로의 굴절률 변화율이 결정된다. g의 값이 2인 경우의 power-law를 parabolic law라고 부르며, g의 값이 2에 가까울 때 bandwidth가 극대화되는 최적의 굴절률 변화율(refractive index profile)을 얻을 수 있게 된다. 이때 광시그날이 델타(delta) 함수의 형태로 GI 광섬유로 투입될 경우 최대의 bandwidth B는 다음과 같이 주어진다.

여기서 L은 광섬유의 길이이며, c는 빛의 속도이다.

이론적으로 위와 같이 기술되는 GI 광섬유의 bandwidth는 power-law index인 g의 수치에 따라 민감하게 변하며, 따라서 GI 광섬유의 제조공정에 있어서 g값을 조절할 수 있는 능력 즉 반경방향으로의 굴절률 변화율을 조절할 수 있는 능력은 제조된 광섬유가 얼마나 큰 bandwidth를 가질 수 있는가 하는 문제와 직결된다. Park과 Walker에 의한 방법이외의 현존하는 모든 GI 고분자 광섬유 제조공정들에 있어서 반경방향으로의 굴절률 변화율은 저 분자량 물질의 확산(diffusion) 또는 두 물질의 상대적 화학반응성에 따라 결정되므로 공정자체가 g 값을 조절할 수 있는 능력(즉 반경방향으로의 굴절률 변화율을 조절할 수 있는 능력)은 가지고 있지 않다. 반면 Park과 Walker에 의한 제조공정은 특수한 압출성형 다이를 이용한 기계적 혼합방식으로 그 공정자체가 g값을 조절할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 알려져 있으나, GRIN 다이 블록(die block)이라고 불리는 특수한 압출성형 다이(extrusion die)의 복잡한 구조 및 연속적인 공압출 공정(coextrusion process)에 따른 고분자물질의 열분해에 의한 이물질 오염 등의 이유로 광시그날의 강도손실이 낮은 광섬유(optical fiber with a low attenuation)의 제조에 어려움이 따를 것으로 예상된다.

본 발명은 Park과 Walker의 기계적 혼합방법과는 전혀 다른 방법으로 이 역시 기계적 또는 물리적 혼합방법을 이용하므로 공정자체가 g의 값 즉 반경방향으로의 굴절률 변화율을 조절할 수 있는 능력을 갖추고 있을 뿐만 아니라, Park과 Walker의 GRIN 다이 블록과는 달리 그 혼합장치가 도2에 나타낸 바와 같이 간단한 구조를 가지고 있으므로 고이께 방법 등의 배치(batch) 방법에 못지 않은 광시그날의 강도손실(intensity loss of a light signal)이 낮은 광섬유를 제조할 수 있는 방법이다. 따라서 본 발명은 현존하는 GI 고분자 광섬유 제조공정들의 단점을 보완할 수 있는 새로운 방법이라 할 수 있겠다.

도1은 물성이 반경방향으로 변하는 원통형 물체의 예를 나타내는 개략도로서, 도1(a)는 반경에 따른 물성 변화율 곡선이고, 도1(b)는 원통형 물체의 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 물성이 반경방향으로 변하는 물체를 제조하기 위한 장치의 예를 나타내는 개략사시도이다.

도3은 도2에 나타낸 제조장치의 단면을 나타내는 단면도이다.

도4는 도2에 나타낸 용기바닥 밀폐장치의 개략사시도이다.

도5는 도2에 나타낸 제조장치를 이용하여 물성이 반경방향으로 변하는 원통형 물체를 제조할 때 두 물질의 혼합비 변화를 나타내기 위한 개략단면도이다.

도6(a)는 내부용기 단면이 파이(pie) 모양일 때의 제조장치 단면도이다.

도6(b)는 내부용기 단면이 나팔모양일 때의 제조장치 단면도이다.

도7(a)는 내부용기 단면이 원형이며 그 중심이 외부용기의 중심과 일치할 때의 제조장치 단면도이다.

도7(b)는 내부용기 단면이 원형이나 그 중심이 외부용기의 중심과 일치하지 않을 때의 제조장치 단면도이다.

도8(a)는 사각통 모양의 외부용기를 나타내는 개략도이다.

도8(b)는 삼각통 모양의 외부용기를 나타내는 개략도이다.

도9(a)는 외부용기가 사각통 모양일 때 얻어지는 물체의 단면에서 물성이 같은 지점을 연결한 등고선(contour)을 나타내는 개략도이다.

도9(b)는 외부용기가 삼각통 모양일 때 얻어지는 물체의 단면에서 물성이 같은 지점을 연결한 등고선을 나타내는 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 외부용기 2: 내부용기

3: 회전막대 4: 바닥 밀폐장치

5: 내부물질이 위치하는 공간 6: 외부물질이 위치하는 공간

7: 외부용기의 바닥이 위치하는 홈 8: 내부용기의 바닥이 위치하는 홈

9: 외전막대가 위치하는 홈

10: 내부용기에 위치한 굴절률이 높은 물질

11: 내부용기와 외부용기 사이의 공간에 위치한 굴절률이 낮은 물질

12: 반경이 r인 위치에서 굴절률이 높은 내부물질이 차지하는 아크(arc) 길이

13: 반경이 r인 위치에서 굴절률이 낮은 외부물질이 차지하는 아크 길이

본 발명은 반경방향으로 물성이 변하는 물체를 제조함에 있어서, 물성이 다른 두 물질을 물리적으로 혼합하여 그들의 상대적 농도를 반경방향으로 원하는 변화율(profile)에 따라 점차적으로 변하게 하여 반경방향으로의 물성 변화를 유발시키는 방법으로, 그 혼합장치는 한 물질이 위치할 단면이 원통형 또는 여러 형태의 기하학적인 모양인 외부용기(1), 물성이 외부용기에 위치한 물질과 다른 또 하나의 물질이 위치할 내부용기(2), 상기 두 물질을 원주방향으로 혼합하기 위한 원통형의 회전막대(3)로 구성된다. 이 때 외부용기(1)의 단면은 일반적인 경우 원통형이나 만들고자 하는 물체가 원통형이 아닌 경우 사각형 등의 다른 모양도 가질 수 있으며, 내부용기(2)의 단면은 원하는 물성의 변화율에 따라 결정되는 여러 형태의 기하학적 모양을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 GI 고분자 광섬유의 제조공정을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도1은 물성이 반경방향으로 변하는 물체를 나타내기 위한 개략사시도이고, 도1(a)는 반경에 따른 물성 변화율 곡선이고, 도1(b)는 원통형 물체의 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 물성이 반경방향으로, 즉 중심으로부터 바깥쪽으로, 변하는 물체를 제조하기 위한 장치의 예를 나타내는 개략도이고, 도3은 도2에 나타낸 제조장치의 단면을 나타내는 단면도이고, 도4는 도2에 나타낸 용기바닥 밀폐장치의 개락사시도이다.

도5는 도2에 나타낸 제조장치를 이용하여 물성이 반경방향으로 변하는 원통형 물체를 제조할 때 두 물질의 혼합비 변화를 나타내기 위한 개략단면도이고, 도6(a)는 내부용기 단면이 파이(pie)모양일 때의 제조장치 단면도이고, 도6(b)는 내부용기 단면이 나팔모양일 때의 제조장치 단면도이고, 도7(a)는 내부용기 단면이 원형이며 그 중심이 외부용기의 중심과 일치할 때의 제조장치 단면도이고, 도7(b)는 내부용기 단면이 원형이나 그 중심이 외부용기의 중심과 일치하지 않을 때의 제조장치 단면도이다.

도8(a)는 사각통 모양의 외부용기를 나타내는 개략도이고, 도8(b)는 삼각통 모양의 외부용기를 나타내는 개략도이고, 도9(a)는 외부용기가 사각통 모양일 때 얻어지는 물체의 단면에서 물성이 같은 지점을 연결한 등고선을 나타내는 개략도이고, 도9(b)는 외부용기가 삼각통 모양일 때 얻어지는 물체의 단면에서 물성이 같은 지점을 연결한 등고선을 나타내는 개략도이다.

도2에 나타낸 바와 같이 양면이 열려있는 외부용기(1)와 내부용기(2) 및 회전막대(3)를 바닥 밀폐장치(4)의 각각의 용기 및 회전막대를 위한 홈(7, 8, 9)에 서로 평행이 되도록 끼운다. 이와 같이 그 단면이 도3과 같이 되도록 장치의 조립을 마친 후 바닥이 막혀있는 내부용기 공간(5)에 굴절률이 큰 물질을 넣고 내부용기(2)와 외부용기(1) 사이의 공간(6)에는 굴절률이 작은 물질을 넣는다.

이 때 두 물질들은 완전히 반응되고 그 온도가 용융점 이상 또는 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상으로 가열된 액상의 열가소성 고분자(polymer)일 수도 있고, 반응의 진행이 완료되지 않은 액상의 예비고분자( prepolymer 또는 oligomer) 또는 단량체일 수도 있으며, 고분자 물질이 아닌 세라믹 입자의 현탁액 등의 물질일 수도 있다. 이 때 두 물질들은 그들간의 비중 및 점도 차이가 작을수록 좋으며, 점도는 매우 낮지 않은 수준이 바람직하다. 예비고분자 또는 단량체와 같이 그들의 점도가 매우 낮은 경우에는 각각 용기 내에 위치한 상태에서 가열하거나 또는 자외선의 조사 등의 방법으로 중합반응을 진행시켜 점도를 원하는 수치까지 상승시킨다.

전술한 바와 같은 내부용기의 공간(5) 및 내부와 외부용기 사이의 공간(6)에 위치한 두 물질들이 정지상태에 이르면, 바닥이 없는 내부용기를 두 물질들에 가해지는 교란이 최소화되도록 서서히 위로 당겨 제거시킨다. 이와 같이 내부용기가 제거되면 굴절률이 다른 두 물질들 사이에는 차단막이 없어지게 되어 중력에 의한 자연적인 혼합이 일어날 수 있지만, 두 물질들간의 비중차이가 작고 그들의 점도가 매우 낮지 않으면 중력에 의한 자연적 혼합은 방지되어 두 물질들의 원래위치가 보존된다.

이와 같이 내부용기의 제거가 끝나면 회전막대를 그의 상단부에 연결된 구동장치를 이용하여 서서히 회전시킨다. 점도가 비교적 높은 물질 내부에서 서서히 회전하는 막대는 내부 및 외부물질들을 반경방향(radial direction) 또는 회전축방향(axial direction)으로의 교란없이 회전막대의 원주방향(circumferential direction)으로만 혼합시킨다. 이와 같은 유체의 유동은 유체역학적으로 laminar flow라고 알려져 있으며, 이와 같은 조건하에서 두 물질의 원주방향으로의 혼합은 laminar mixing이라 할 수 있겠다.

회전막대의 회전이 진행될수록 두 물질은 원주방향으로 고르게 혼합되며 그 혼합비율은 내부용기 단면의 모양에 따라 중심에서부터 반경방향으로 변하게 된다. 도5와 같은 경우 외부용기의 중심에서부터 r만큼 떨어진 위치에서의 혼합비율은 각 물질의 아크 길이와 같은 비율로서 내부물질 대 외부물질의 혼합비율은 L₁대 L₂가 된다. 또한 도5와 같은 내부용기 모양의 경우 r의 값이 작은 중심에 가까운 위치에서는 내부물질의 아크 길이가 크므로 내부물질의 농도가 크고, r의 값이 증가할수록 내부물질의 아크 길이가 점차적으로 작아지므로 내부물질의 상대적 농도도 점차적으로 감소하게 된다.

회전막대를 통한 두 물질의 원주방향으로의 혼합이 끝나면 용기 내의 물질에 가해지는 교란이 최소화되도록 회전막대를 서서히 위로 당겨 제거시킨다. 이 때 회전막대는 회전중일 수도 있고 정지상태일 수도 있다. 이와 같이 회전막대가 제거되면 외부용기에는 두 물질이 원주방향으로는 고르게 혼합되어 있지만, 그 구성비는 반경방향으로 변하는 물질이 남게 된다. 이 때 제거된 회전막대가 차지하고 있던 부분은 혼합된 물질이 메우게 되므로 맨 중심부에서의 두 물질의 혼합비에는 오차가 있을 수 있으나 회전막대의 반경이 외부용기에 비해 매우 작으므로 그의 상대적 부피 또한 매우 작아 중심부의 혼합비 오차에서 생기는 문제점은 그다지 크지 않다.

이와 같은 공정에 따라 혼합된 물질의 상태는 액상이며 그 물질이 용융점 또는 유리 전이 온도 이상의 온도로 가열된 상태의 열가소성 고분자인 경우에는 온도를 서서히 낮추어 고체의 물질로 변화시킬 수 있고, 중합반응이 완료되지 않은 액상의 예비고분자이면 가열 또는 자외선의 조사 등의 방법으로 중합반응을 완료시킨 후 고체의 물질로 변화시킬 수 있으며, 그 물질이 세라믹 현탁액의 혼합체인 그린 폼(green form)과 같은 상태이면 고열로(furnace)에서 가열(firing)한 후 고체상태로 변화시킬 수 있다.

반경방향으로의 혼합비 조절

도5의 경우 반경방향의 위치가 R₁인 지점에서 내부용기의 물질이 차지하는 아크 길이는 L₁이고 이에 해당되는 각도는 θ₁으로서 이 지점에서의 내부물질의 외부물질에 대한 상대적 농도비율은 L₁대 L₂또는 θ₁대 (360°-θ₁)이며, 반경방향의 위치가 R₁보다 작으면 내부물질의 아크 길이에 해당되는 각도는 θ₁보다 크므로 내부물질의 상대적 농도비율 또한 크고, 반면에 반경방향의 위치가 R₁보다 크면 내부물질의 아크 길이에 해당되는 각도는 θ₁보다 작으므로 내부물질의 상대적 농도비율은 작다. 따라서 내부용기 단면의 모양이 도5와 같이 하트(heart) 모양인 경우에는 내부용기에 담겨져 있던 물질의 상대적 농도가 반경방향으로 점차적으로 작아지는 원통형 물체를 만들 수 있다. 이 때 내부용기에 담겨지는 물질의 굴절률이 외부용기의 물질보다 높으면 도1에 개략적으로 나타낸 바와 같은 포물선 모양의 반경방향으로의 굴절률 변화를 얻을 수 있다.

도6(a)에 나타낸 바와 같이 내부용기 단면의 모양이 파이(pie) 모양이면 R₁의 값에 관계없이 내부물질에 해당되는 각도가 θ₁으로 일정하며 두 물질의 혼합비 또는 R₁의 값에 관계없이 전체적으로 일정하게 된다. 반면 도6(b)에 나타낸 바와 같이 내부용기 단면이 나팔 모양이면 내부물질에 상대적 비율에 해당되는 각도 θ₁이 R₁값이 증가함에 따라 증가하므로 이 경우에는 내부물질의 상대적 농도가 반경방향으로 점차적으로 증가하는 원통형 물체를 만들 수 있다.

도7(a)와 같이 내부용기의 모양이 외부용기와 같이 원통형이고 그 중심 또한 외부용기의 중심과 일치하는 경우에는 두 물질간의 혼합은 이루어지지 않으며 이에 의해 제조되는 원통형 물체는 단순히 반경이 a인 내부물질을 두께가 t인 외부물질이 감싸고 있는 형태가 된다. 반면 도7(b)와 같이 내부용기의 모양이 외부용기와 같이 원통형이라 하더라도 그의 중심이 외부용기의 중심과 일치하지 않으면 이에 의해 제조되는 원통형물체는 반경이 a까지는 순수한 내부물질, 반경이 a부터 b까지는 내부물질과 외부물질의 혼합물, 반경이 b보다 큰 부분은 순수한 외부물질로 이루어지는 형태를 이루게 된다.

따라서 내부용기 단면의 모양 및 외부용기에 대한 내부용기의 상대적 위치를 임의로 변경시켜 두 물질의 혼합비율을 반경방향으로 임의 조절할 수 있으며, 이와 같이 두 물질의 혼합비율을 임의 조절할 수 있는 능력이 본 발명의 가장 중요한 특징의 하나라고 할 수 있다.

외부용기의 모양

위에 기술한 공정에 있어서 외부용기의 모양은 원통형 모양이 가장 일반적이라고 할 수 있겠으나, 필요에 따라서 도8(a) 및 도8(b)와 같이 사각통 또는 삼각통 모양 등의 여러 기하학적 모양을 가질 수도 있다. 외부용기 단면의 모양이 사각형 또는 삼각형인 경우 본 발명에 따른 제조공정으로 얻어지는 물체의 물성은 도9(a) 및 도9(b)의 개략적 단면도에 나타낸 바와 같이 변하게 된다. 이 도면의 점선들은 혼합된 두 물질의 혼합비가 동일한 점들을 연결한 등고선들로서 중심부에서는 그 모양이 회전막대의 영향으로 원주에 가까우나 외부로 갈수록 외부용기 모양에 가까운 형태로 된다.

반경방향으로 물성이 변하는 물체의 제조

본 발명이 적용될 수 있는 실행에 대한 반경방향으로 물성이 변하는 물체의제조 및 그로부터 GI 고분자 광섬유의 제조를 살펴보면 다음과 같다.

methylmethacrylate(MMA)와 benzylmethacrylate(BMA)를 65％ 대 35％의 비율로 섞은 단량체(monomer)의 혼합물을 도2에 나타낸 것과 같은 장치의 내부용기에 넣고, 이들 두 단량체를 80％ 대 20％의 비율로 섞은 혼합물을 외부용기에 넣는다. 이와 같이 준비된 장치 전체의 온도를 약 75℃ 정도로 올려 유지하며 각 용기내의 혼합물들을 공중합시킨다. 이 때 도2에는 나타나있지 않지만 각 용기내의 단량체 혼합물들을 교반기 등의 물리적 방법으로 교반시키며 반응시킬 수도 있다.

반응이 어느 정도 진행되어 점도가 약 1000 내지 2000 센티포이즈에 달하는 예비고분자들이 되면, 내부용기를 서서히 위로 당겨 제거한다. 내부용기가 제거된 후 외부용기의 중심에 위치한 회전막대를 회전시켜 내부용기와 외부용기 속의 예비고분자들을 원주방향(circumferential direction)으로 혼합시킨다. 이 때 회전막대의 회전 속도는 inertia에 의한 반경방향(radial direction)으로의 유동이 일어나지 않는 한도 내에서는 제한이 없으나 약 5 내지 30 rpm이 가장 적합하다.

회전막대의 회전에 의해 두 물질간의 혼합이 완전히 이루어지면 회전막대를 서서히 위로 당겨 제거한다. 이 때 외부용기 내에 있는 물질은 원주방향으로는 균일하게 혼합이 되어 있고 반경방향(radial direction)으로는 혼합비율이 변화하는 점도가 높은 예비고분자 상태이다. MMA와 BMA 단량체의 상대적 농도가 위와 같이 주어진 경우 BMA농도는 외부용기 중심 부분에서는 35％에 가깝고 중심에서 멀어질수록 서서히 감소하여 20％까지 떨어지게 되는 변화율(profile)을 보이게 된다. 이 예비고분자를 약 75℃ 정도의 상태에서 계속 반응시키며, 반응의 종결점이 가까워지면 온도를 약 125℃ 정도까지 높인 상태에서 반응을 완결시킨다. 이 때 액상의 예비고분자에 남아있는 미반응의 단량체들이 서로간의 농도 차에 의한 확산 때문에 섞일 수 있으나 예비고분자의 점도가 비교적 높고 위치에 따른 단량체들의 농도 차이가 비교적 작으므로 확산에 의한 단량체의 혼합은 무시될 수 있다.

반응이 종결된 MMA-BMA 공중합체의 온도를 유리 전이 온도 이하로 낮추고 외부용기에서 빼내면 고체상태의 원통형 물체가 얻어진다. MMA와 BMA의 상대적 반응성은 서로 비슷하므로 위와 같이 얻어진 물체는 MMA와 BMA의 amorphous random copolymer이며, BMA의 상대적 농도는 중심부에서 외부로 갈수록 약 35％에서 20％로 변하게 된다. MMA-BMA 공중합체의 굴절률(refractive index)은 MMA-BMA의 상대적 농도가 65％/35％인 경우 약 1.519이고 80％/20％인 경우 약 1.507이므로, 위와 같은 물체의 굴절률은 중심부에서는 약 1.519이고 외부로 갈수록 점점 감소하여 맨 외부에서는 약 1.507로 된다. 내부용기의 단면이 도5와 같이 하트 모양인 경우 얻어지는 물체의 굴절률 변화는 도1에 개략적으로 나타낸 바와 같이 포물선 모양에 가깝게 된다.

이와 같은 절차에 따라 얻어진 원통형 물체는 필요에 따라 열연신(thermal drawing)의 과정을 거쳐 원하는 직경의 GI 고분자 광섬유(GI-POF)로 변환시킬 수 있고, 그 직경이 비교적 굵은 스트랜드(strand) 형태로 만들어 GI 렌즈로도 만들 수 있다.

상기한 예에서 도6(b)에 나타낸 나팔모양의 단면을 가진 내부용기를 사용하거나 또는 내부용기와 외부용기에 넣은 물질들을 서로 교환하여 넣은 후 본 제조공정을 거치면 굴절률이 반대로 중심에서 외부로 갈수록 증가하는 원통형 물체를 제조할 수 있다. 이와 같은 물체는 광학 렌즈 등의 aberration을 수정하는데 이용할 수 있는 negative gradient 렌즈를 만드는데 사용할 수 있다.

물체의 제조장치

도2에 나타낸 제조장치의 크기는 최대 외경 및 길이에 제한이 없이 아주 작은 크기에서부터 매우 큰 크기까지 임의로 만들 수 있으나 위에 기술한 예와 같이 고분자 중합반응이 포함된 경우에는 열전달을 원활하게 하기 위해서 최대 직경 15 ㎝ 이내의 크기가 가장 적합하며, 그 길이는 통상적인 열연신(thermal drawing)에 적합하도록 약 150 ㎝ 이내가 가장 적합하다. 상기 회전막대의 직경은 약 5mm∼5cm의 범위가 가능하지만, 5mm∼1cm의 범위가 바람직하다.

상기 내부용기(2)의 내부에 또는 상기 내부용기와 외부용기(1) 사이에 회전막대(3)가 설치되며, 회전막대의 위치에 따라 반경 방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체의 제조할 수 있다. 회전막대는 전기적 또는 물리적 구동에 의하여 회전된다.

상기 내부용기 또는 상기 외부용기에 충진된 내용물을 교반하기 위하여 교반수단이 더 포함될 수 있으며, 상기 내부용기 또는 상기 외부용기에 충진된 내용물을 가열하기 위하여 가열수단이 더 포함될 수 있다.

상기 내부용기가 2개 이상 복수개로 설치될 수 있으며, 이들은 서로 동일하거나 또는 다른 모양의 단면을 가질 수 있다.

상기 외부용기, 내부용기 및 회전막대가 스테인레스스틸, 헤스텔로이(hastelloy), 브라스(brass), 알루미늄, 테프론, 유리, 또는 다른 세라믹 물질로 제작되며, 이는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

물질의 선택

본 발명에서 사용되는 물성이 다른 두 물질, 즉 내부물질과 외부물질은 각각 독립적으로 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물이다.

상기 단량체로는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌 등이 있으며, 상기 단일 중합체로는 상기단량체로부터 중합된 중합체가 있다.

상기 공중합체로는 메틸메타크릴레이트(MMA)-벤질메타크릴레이트(BMA)공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), MMA-TFEMA (2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트) 공중합체, MMA-PFPMA (2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트) 공중합체, MMA-HFIPMA (1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트) 공중합체, MMA-HFBMA (2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트) 공중합체, TFEMA-PFPMA 공중합체, TFEMA-HFIPMA 공중합체, 및 TFEMA-HFBMA 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.

상기 내부용기의 내부공간에 충진되는 내부물질로는 굴절율이 큰 물질이 충진되고, 상기 내부용기와 외부용기 사이의 공간에 충진 물질로는 굴절율이 낮은 물질이 충진된다.

반경방향으로 변하는 물성은 광섬유에서와 같이 굴절률이 아닌 인장강도, 색상, 열팽창계수, 촉매물체의 촉매효과, 포로시티(porosity) 등의 다른 여러 가지 물리 화학적 성질일 수 있으며 이에 적합한 물질들을 선택하여 본 발명에 적용시킬 수 있다.

이외 금속 및 세라믹 소재에도 본 발명의 적용이 가능하며 예를 들어 금속 모체(matrix)에 섞은 세라믹 입자의 분포를 이 복합물체의 외부로 갈수록 점차적으로 증가시키면 고온에서도 열에 의한 마모가 적고 변형 또는 매우 작은 첨단소재를 만들 수 있다. 다른 한 예로 두 가지 세라믹 suspension을 사용하여 그들의 상대적 농도가 위치에 따라 연속적으로 변하는 물체를 만들면 두 물질의 열팽창계수의 차이에서 오는 thermal stress에 의한 영향은 적고 표면에서의 강도(hardness)는 높은 소재도 만들 수 있다. 이의 구체적인 예로 알루미나(alumina)와 지르코니아(zirconium) suspension의 혼합체를 들 수 있겠다. 이와 같이 물성이 위치에 따라 변하는 세라믹 복합소재는 실지로 Functionally Gradient Materials(FGMs)라고 알려져 알려져 있다.

실시예: 반경방향으로 물성이 변하는 물체의 제조

본 발명이 적용될 수 있는 실행에 대한 반경방향으로 물성이 변하는 물체의제조 및 그로부터 GI 고분자 광섬유를 다음과 같이 제조하였다.

methylmethacrylate(MMA)와 benzylmethacrylate(BMA)를 65％ 대 35％의 비율로 섞은 단량체(monomer)에 중합개시제로 benzoyl peroxide(BPO)를 단량체 100중량부 대비 0.5중량%와 chain transfer agent로 n-butane thiol 0.2중량%를 섞은 단량체의 혼합물을 도2에 나타낸 것과 같은 장치의 내부용기에 넣고, 이들 두 단량체를 80％ 대 20％로 섞은 단량체에 중합개시제로 BPO를 단량체 100중량부 대비 0.5중량%와 chain transfer agent로 n-butane thiol 0.2중량%를 섞은 단량체의 혼합물을 외부용기에 넣었다. 이와 같이 준비된 장치 전체의 온도를 약 75℃ 정도로 올려 유지하며 각 용기내의 혼합물들을 공중합시켰다.

반응이 어느 정도 진행되어 점도가 약 1500 센티포이즈에 달하는 예비고분자들이 되었을 때, 내부용기를 서서히 위로 당겨 제거하였다. 내부용기가 제거된 후 외부용기의 중심에 위치한 회전막대를 회전시켜 내부용기와 외부용기 속의 예비고분자들을 원주방향(circumferential direction)으로 혼합시켰다. 이 때 회전막대의 회전 속도는 inertia에 의한 반경방향(radial direction)으로의 유동이 일어나지 않도록 20 rpm으로 하였다.

회전막대의 회전에 의해 두 물질간의 혼합이 완전히 이루어진 후 회전막대를 서서히 위로 당겨 제거하였다. 이 때 외부용기 내에 있는 물질은 원주방향으로는 균일하게 혼합이 되어 있고 반경방향(radial direction)으로는 혼합비율이 변화하는 점도가 높은 예비고분자 상태이다. MMA와 BMA 단량체의 상대적 농도가 위와 같이 주어진 경우 BMA농도는 외부용기 중심 부분에서는 35％에 가깝고 중심에서 멀어질수록 서서히 감소하여 20％까지 떨어지게 되는 변화율을 보이게 된다. 이 예비고분자를 약 75℃ 정도의 상태에서 계속 반응시키며, 반응의 종결점이 가까워지면 온도를 약 125℃ 정도까지 높인 상태에서 반응을 완결시켰다. 이 때 액상의 예비고분자에 남아있는 미반응의 단량체들이 서로간의 농도 차에 의한 확산 때문에 섞일 수 있으나 예비고분자의 점도가 비교적 높고 위치에 따른 단량체들의 농도 차이가 비교적 작으므로 확산에 의한 단량체의 혼합은 무시될 수 있다.

반응이 종결된 MMA-BMA 공중합체의 온도를 유리 전이 온도 이하로 낮추고 외부용기에서 빼내면 고체상태의 원통형 물체가 얻어졌다. MMA와 BMA의 상대적 반응성은 서로 비슷하므로 위와 같이 얻어진 물체는 MMA와 BMA의 amorphous random copolymer이며, BMA의 상대적 농도는 중심부에서 외부로 갈수록 약 35％에서 20％로 변하게 된다. MMA-BMA 공중합체의 굴절률(refractive index)은 MMA-BMA의 상대적 농도가 65％/35％인 경우 약 1.519이고 80％/20％인 경우 약 1.507이므로, 위와 같은 물체의 굴절률은 중심부에서는 약 1.519이고 외부로 갈수록 점점 감소하여 맨 외부에서는 약 1.507로 되었다.

이와 같은 절차에 따라 얻어진 원통형 물체는 필요에 따라 열연신(thermal drawing)의 과정을 거쳐 원하는 직경의 GI 고분자 광섬유(GI-POF)로 제조하였다.

본 발명의 가장 중요한 특징의 하나는 내부용기 단면의 모양 및 외부용기에 대한 내부용기의 상대적 위치를 임의로 변경시켜 두 물질의 혼합비율을 반경방향으로 임의 조절할 수 있는 능력에 있으며, 두 물질의 혼합비율은 혼합된 물질의 물성과 직결되므로 본 발명에 따른 공정에 의해 그 물성이 반경방향으로 변하는 원통형, 사각통형, 삼각통형 또는 그 단면이 임의의 기하학적 모양인 물체를 제조할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명과 관련된 현존하는 모든 공정기술들은 고이께의 공정방법과 같이 물성의 변화율은 줄 수 있지만 그 변화율을 임의로 변화시킬 수 있는 능력이 없거나, Park과 Walker의 공정법과 같이 물성의 변화율은 조절할 수 있지만 복잡한 구조의 특수한 압출성형 다이에서 비롯될 수 있는 이물질 오염 가능성 등의 단점이 있는 반면에 본 발명은 이 단점들을 모두 해소할 수 있는 새로운 방법이라 할 수 있겠다.

상기한 적용 예들은 본 발명의 적용성을 기술하기 위한 특정한 예들로서 본 발명의 적용은 이들 예에만 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

(a) 외부용기(1), 상기 외부용기의 내부에 설치되는 내부용기(2), 상기 내부용기의 내부의 한 위치에 설치되는 회전막대(3), 및 상기 외부용기와 내부용기의 바닥면을 밀폐하기 위한 바닥밀폐부재(4)로 이루어진 장치를 제공하고;

(b) 상기 내부용기의 안쪽 공간에 내부물질(5)을 충진하고 상기 내부용기와 외부용기 사이의 공간에 상기 물질의 물성과 다른 물성을 갖는 외부물질(6)을 충진하고;

(c) 상기 내부용기를 제거하고; 그리고

(d) 상기 회전막대를 회전시키고, 그럼으로써 물성이 서로 다른 두 물질을 혼합하는;

단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반경 방향으로 특정의 변화율(profile)에 따라 물성 변화를 갖는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 외부용기, 내부용기 및 회전막대의 단면은 각각 독립적으로 삼각형, 사각형, 오각형, 다른 다각형, 원형, 타원형, 하트(heart)모양, 나팔모양 또는 다른 기하학적 모양인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 회전막대가 상기 내부용기와 외부용기 사이의 어느 한 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물성이 다른 두 물질은 각각 독립적으로 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 단량체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 단일 중합체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체로부터 중합된 중합체인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트(MMA)-벤질메타크릴레이트(BMA)공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), MMA-TFEMA (2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트) 공중합체, MMA-PFPMA (2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트) 공중합체, MMA-HFIPMA (1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트) 공중합체, MMA-HFBMA (2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트) 공중합체, TFEMA-PFPMA 공중합체, TFEMA-HFIPMA 공중합체, 및 TFEMA-HFBMA 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물성이 다른 두 물질이 각각 독립적으로 액상의 금속물질(liquide metallic material) 또는 세라믹 현탁액(ceramic suspension)인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물체의 물성이 광학적 성질인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 광학적 성질이 굴절율인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 물체의 물성이 열팽창 계수인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 물체의 물성이 포로시티(porosity)인 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 내부용기의 내부공간에는 굴절율이 큰 물질이 충진되고, 상기 내부용기와 외부용기 사이의 공간에는 굴절율이 낮은 물질이 충진되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
제1항에 있어서, (e) 회전이 완료된 회전막대를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 제조방법.
특정의 단면을 갖는 외부용기(1);

상기 외부용기의 내부에 설치되는 내부용기(2);

상기 내부용기의 내부에 또는 상기 내부용기와 외부용기 사이에 설치되는 회전막대(3); 및

상기 외부용기와 내부용기의 바닥면을 밀폐하기 위한 바닥밀폐부재(4);

로 이루어지고, 상기 내부용기의 안쪽 공간에 내부물질(5)을 충진하고 상기 내부용기와 외부용기 사이의 공간에 상기 물질의 물성과 다른 물성을 갖는 외부물질(6)을 충진한 후 상기 내부용기를 제거하고, 상기 회전막대를 회전시킴으로써 물성이 서로 다른 두 물질을 서로 혼합한 후 상기 회전막대를 제거함으로써 반경 방향으로 특정의 변화율에 따라 물성 변화를 갖는 물체를 제조하기 위한 장치.
제15항에 있어서, 상기 외부용기, 내부용기 및 회전막대의 단면은 각각 독립적으로 삼각형, 사각형, 오각형, 다른 다각형, 원형, 타원형, 하트모양, 나팔모양 또는 다른 기하학적 모양인 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 내부용기의 단면과 위치, 및 회전막대의 위치에 따라 반경 방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 회전막대가 전기적 또는 물리적 구동에 의하여 회전되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 내부용기 또는 상기 외부용기에 충진된 내용물을 교반하기 위하여 교반수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 내부용기 또는 상기 외부용기에 충진된 내용물을 가열하기 위하여 가열수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 내부용기가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 외부용기의 직경은 약 15cm 이내이고, 상기 회전막대의 직경은 약 5mm∼5cm의 범위이며 회전수는 약 5∼30rpm인 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
제15항에 있어서, 상기 외부용기, 내부용기 및 회전막대가 스테인레스스틸, 헤스텔로이(hastelloy), 브라스(brass), 알루미늄, 테프론, 유리, 또는 다른 세라믹 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 물체의 제조장치.
외부용기(1), 상기 외부용기의 내부에 설치되는 내부용기(2), 상기 내부용기의 내부의 한 위치에 설치되는 회전막대(3), 및 상기 외부용기와 내부용기의 바닥면을 밀폐하기 위한 바닥밀폐부재(4)로 이루어진 장치를 제공하고; 상기 내부용기의 안쪽 공간에 내부물질(5)을 충진하고 상기 내부용기와 외부용기 사이의 공간에 상기 물질의 물성과 다른 물성을 갖는 외부물질(6)을 충진하고; 상기 내부용기를 제거하고; 그리고 상기 회전막대를 회전시키고, 그럼으로써 물성이 서로 다른 두 물질을 혼합하는 단계로 이루어진 방법에 의하여 제조되고, 반경방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체.
제24항에 있어서, 상기 물성이 다른 두 물질은 각각 독립적으로 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반경방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체.
제25항에 있어서, 상기 단량체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반경방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체.
제25항에 있어서, 상기 단일 중합체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체로부터 중합된 중합체인 것을 특징으로 하는 반경방향으로 특정의 물성 변화율을 갖는 물체.
제25항에 있어서, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트(MMA)-벤질메타크릴레이트(BMA)공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), MMA-TFEMA (2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트) 공중합체, MMA-PFPMA (2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트)공중합체, MMA-HFIPMA (1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트)공중합체, MMA-HFBMA (2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트)공중합체, TFEMA-PFPMA 공중합체, TFEMA-HFIPMA 공중합체, 및 TFEMA-HFBMA 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 특정의 물성 변화율을 갖는 물체.
제24항의 물체로부터 제조된 고분자 광섬유.
제29항에 있어서, 상기 광섬유가 스텝-인덱스(SI) 또는 그레이드-인덱스(GI) 형태인 것을 특징으로 하는 고분자 광섬유.
제24항의 물체로부터 제조된 막대렌즈.
제31항에 있어서, 상기 막대렌즈가 그레이드-인덱스(GI) 형태인 것을 특징으로 하는 막대렌즈.