KR101234997B1 - Method for manufacturing multi-layer light transmission medium and plastic optical fiber - Google Patents
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Abstract
중합성 화합물 및 중합 개시제를 포함하는 제 1 층 원료 (21a) 를 원통형 제 1 부재 (12) 에 공급한다. 제 1 부재를 이후 그 원형 단면의 중심 둘레로 회전시켜 중합성 화합물을 중합하여, 제 1 층 (21) 을 형성한다. 이 중합 단계에서의 반응 온도 TE1 (℃) 은 TE2 - 20 ≤ TE1 ≤ TE2 + 25 로 표현되는 식을 만족하도록 결정되고, TE2 (℃) 는 중합 개시제의 10시간 반감기 온도를 나타낸다. 이후, 제 2 층 원료 (22a) 를 제 1 층의 중공부에 공급한다. 제 1 부재를 이후 회전시켜 TE1의 반응 온도에서 중합성 화합물을 중합하여, 제 2 층 (22) 을 형성한다. 공급 단계 및 중합 단계를 교대로 수회 반복하여, 복수층으로 구성된 제 2 부재 (16) 를 제 1 부재 내에 형성한다. The first layer raw material 21a containing the polymerizable compound and the polymerization initiator is supplied to the cylindrical first member 12. The first member is then rotated around the center of its circular cross section to polymerize the polymerizable compound to form the first layer 21. The reaction temperature TE1 (° C) in this polymerization step is determined to satisfy the formula represented by TE2-20 ≦ TE1 ≦ TE2 + 25, and TE2 (° C) represents the 10 hour half-life temperature of the polymerization initiator. Thereafter, the second layer raw material 22a is supplied to the hollow portion of the first layer. The first member is then rotated to polymerize the polymerizable compound at the reaction temperature of TE1 to form the second layer 22. The supply step and the polymerization step are alternately repeated several times to form a second member 16 composed of a plurality of layers in the first member.
플라스틱 광학 섬유, 광 전송 매체 Plastic optical fiber, optical transmission medium
Description
본 발명은 다층 광 전송 매체의 제조 방법 및 플라스틱 광학 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a multilayer optical transmission medium and a method for producing a plastic optical fiber.
광학 섬유와 같은 광 전송 매체는 일반적으로 커버부 및 도광부로 구성되고, 각각은 상이한 굴절률을 가진다. 도광부에 일단 진입하면, 광학 신호는 커버부의 경계에서 연속적으로 반사되어, 광 전송 매체의 축을 따라 진행한다. 통상, 플라스틱제 광 전송 매체는 프리폼의 연신에 의해 형성된다. 하지만, 프리폼이, 프리폼 제조 공정의 중합 단계에서 반응에 실패한 중합성 화합물의 잔유물을 포함하는 경우가 있다. 이러한 프리폼은 연신될 때 발포되어, 그 광 전송 특성이 저하된다. Optical transmission media such as optical fibers generally consist of a cover portion and a light guide portion, each having a different refractive index. Once entering the light guide, the optical signal is continuously reflected at the border of the cover, traveling along the axis of the optical transmission medium. Usually, a plastic optical transmission medium is formed by the stretching of a preform. However, the preform sometimes contains the residue of the polymerizable compound which failed to react in the polymerization step of the preform production process. These preforms foam as they are stretched, degrading their light transmission properties.
상기 문제의 측면에서, 일본 공개특허공보 평11-344623호는 하나가 다른 것 내측에 배치된 감소하는 크기의 원통형 폴리머의 세트로 형성된 프리폼이 폴리머의 유리 전이 온도 (Tg) 이상의 온도의 감소된 공기압 하에서 가열되는 플라스틱 광학 섬유 제조 방법을 개시한다. 이 제조 방법에 의해, 이물질이 프리폼으로부터 효과적으로 제거되고, 따라서 연신될 때 거의 발포되지 않는다. 또한, 일본 공개특허공보 평10-96825호는 각 층이 미반응 모노머의 특정량을 포함하는 여러 폴리머층이 서로의 상부에 배치되는 프리폼의 제조 방법을 개시한다. 이 제조 방법으로, 각 폴리머 층에서의 중합 반응은 중합 개시제가 밖으로 나오기 전에 계속된다. 따라서, 중합성 화합물은 효과적으로 중합되고, 프리폼의 생산성은 개선된다. In view of the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-344623 discloses that a preform formed of a set of decreasing size cylindrical polymers disposed inside one of them has a reduced air pressure at a temperature above the glass transition temperature (Tg) of the polymer. Disclosed is a method for producing a plastic optical fiber which is heated under. By this manufacturing method, foreign matter is effectively removed from the preform, and thus hardly foamed when drawn. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 10-96825 discloses a method for producing a preform in which several polymer layers each layer contains a specific amount of unreacted monomers are disposed on top of each other. With this manufacturing method, the polymerization reaction in each polymer layer is continued before the polymerization initiator comes out. Thus, the polymerizable compound is effectively polymerized and the productivity of the preform is improved.
하지만, 일본 공개특허공보 평11-344623호에 기재된 제조 방법은, Tg 이상의 온도에서 프리폼을 가열하는 가열 공정에서, 그 재료의 종류에 따라 프리폼을 변형시킬 수 있다. 한편, 일본 공개특허공보 평10-96825호의 제조 방법에서, 프리폼은 일부 미반응 모노머가 폴리머층에 의도적으로 남아있기 때문에, 상당히 쉽게 발포한다. 그 결과, 플라스틱 광학 섬유의 생산성이 감소된다. However, the manufacturing method of Unexamined-Japanese-Patent No. 11-344623 can deform | transform a preform according to the kind of material in the heating process of heating a preform at the temperature more than Tg. On the other hand, in the manufacturing method of JP-A-10-96825, the preform foams fairly easily because some unreacted monomers remain intentionally in the polymer layer. As a result, the productivity of the plastic optical fibers is reduced.
따라서, 중합성 화합물이 효과적으로 그리고 효율적으로 중합되는 다층 광 전송 매체의 제조 방법을 제공하는 것이 본 발명의 주 목적이다. It is therefore a main object of the present invention to provide a method for producing a multilayer light transmission medium in which a polymerizable compound is polymerized effectively and efficiently.
본 발명의 다른 목적은 우수한 광 전송 특성을 가지는 기포 없는 광 전송 매체의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a bubble-free optical transmission medium having excellent optical transmission characteristics.
발명의 개시DISCLOSURE OF INVENTION
상기 목적 및 다른 목적을 이루기 위해서, 본 발명에 의한 다층 광 전송 매체의 제조 방법은 중합성 화합물 및 중합 개시제를 관상 용기에 공급하는 공급 단계, 중합성 화합물이 중합될 때까지 관상 용기의 원형 단면의 중심 둘레로 관상 용기를 회전시키는 중합 단계, 및 공급 단계 및 중합 단계를 교대로 수회 수행하여 관상 용기 내에 복수의 동심원층으로 구성된 다층 광 전송 매체를 형성하는 다층 광 전송 매체 형성 단계를 포함한다. 중합 단계는 다음으로 표현되는 식을 만족하도록 결정된 반응 온도 TE1 (℃) 에서 수행된다:In order to achieve the above objects and other objects, the method for producing a multilayer light transmission medium according to the present invention is a supplying step of supplying a polymerizable compound and a polymerization initiator to a tubular container, the circular cross section of the tubular container until the polymerizable compound is polymerized. And a polymerization step of rotating the tubular vessel around the center, and a multilayer optical transmission medium forming step of alternately performing the supplying and polymerization steps several times to form a multilayer optical transmission medium composed of a plurality of concentric layers in the tubular vessel. The polymerization step is carried out at a reaction temperature TE1 (° C.) determined to satisfy the equation represented by:
TE2 - 20 ≤ TE1 ≤ TE2 + 25TE2-20 ≤ TE1 ≤ TE2 + 25
식 중, TE2 (℃) 는 중합 개시제의 10시간 반감기 온도를 나타낸다. 바람직하게, 이 식은 TE2 ≤ TE1 ≤ TE2 + 20 이고, 보다 바람직하게, TE2 ≤ TE1 ≤ TE2 + 10 이다.In formula, TE2 (degreeC) shows the 10-hour half life temperature of a polymerization initiator. Preferably, the formula is TE2 ≦ TE1 ≦ TE2 + 20, more preferably TE2 ≦ TE1 ≦ TE2 + 10.
중합 단계는 바람직하게 0.5 시간 ~ 5 시간 동안 지속될 수 있다.The polymerization step can preferably last from 0.5 hours to 5 hours.
본 발명에 의한 플라스틱 광학 섬유의 제조 방법은 상기 공급 단계, 중합 단계, 다층 광 전송 매체 형성 단계를 포함하고, 또한 제 1 가열 단계, 제 2 가열 단계 및 연신 단계를 포함한다. 제 1 가열 단계에서, 다층 광 전송 매체는 24시간 ~ 72시간 동안 가열된다. 후속하는 제 2 가열 단계에서, 대기압에 대해 0.05MPa ~ 0.1MPa 만큼 감소된 공기압 하에서, Tg가 중합 단계에서 형성된 폴리머의 유리 전이 온도인 경우, 다층 광 전송 매체는 24 시간 ~ 100 시간 동안 (Tg-10)℃ 이상 Tg 미만의 가열 온도에서 가열된다. 연신 단계에서, 다층 광 전송 매체는 가열되고 연신된다.The method for producing a plastic optical fiber according to the present invention includes the supplying step, the polymerization step, the multilayer optical transmission medium forming step, and also the first heating step, the second heating step and the stretching step. In the first heating step, the multilayer light transmission medium is heated for 24 to 72 hours. In the subsequent second heating step, when the Tg is the glass transition temperature of the polymer formed in the polymerization step, under air pressure reduced by 0.05 MPa to 0.1 MPa relative to atmospheric pressure, the multilayer optical transmission medium is subjected to (Tg- 10) It is heated at a heating temperature of at least C and less than Tg. In the stretching step, the multilayer light transmission medium is heated and stretched.
제 2 가열 단계에서의 가열 온도는 바람직하게 (Tg-8)℃ 이상 Tg 미만이고, 보다 바람직하게 (Tg-5)℃ 이상 Tg 미만이다. The heating temperature in the second heating step is preferably (Tg-8) ° C or more and less than Tg, and more preferably (Tg-5) ° C or more and less than Tg.
본 발명에 의하면, 중합성 화합물이 효과적으로 그리고 효율적으로 중합되고, 광 전송 매체에서 반응되지 않은 채로 거의 잔존하지 않는다. 또한, 중합 반응 기간은 종래 방법에 비해 단축될 수 있고, 우수한 전송 특성을 가지는 광 전송 매체가 효과적으로 제조된다. According to the present invention, the polymerizable compound polymerizes effectively and efficiently and hardly remains unreacted in the optical transmission medium. In addition, the polymerization reaction period can be shortened as compared with the conventional method, and an optical transmission medium having excellent transmission characteristics is effectively produced.
도 1은 본 발명에 의한 플라스틱 광학 섬유 제조 공정의 흐름도이다. 1 is a flowchart of a plastic optical fiber manufacturing process according to the present invention.
도 2는 프리폼의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of the preform.
도 3은 제 1 층 형성 공정에서의 중합 용기의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of the polymerization vessel in the first layer forming step.
도 4는 회전 중합 장치의 개략도이다. 4 is a schematic view of a rotary polymerization apparatus.
도 5는 회전 중합 장치의 동작을 나타낸 예시도이다. 5 is an exemplary view showing the operation of the rotary polymerization apparatus.
도 6은 제 2 층 형성 공정에서의 중합 용기의 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of the polymerization vessel in the second layer forming step.
본 발명을 수행하기 위한 최적 Optimal for carrying out the present invention 모드mode
도 1 및 도 2와 관련하여, 플라스틱 광학 섬유 (이하, 광학 섬유)(19) 의 제조 방법 (10) 은 프리폼 (11) 의 외부 커버로서 원통형 제 1 부재 (12) 를 형성하는 제 1 부재 형성 공정 (13), 제 1 부재 (12) 의 중공부에 도광부로서 제 2 층 (16) 이 형성되어 프리폼 (11) 이 구성되는 제 2 부재 형성 공정 (17), 프리폼 (11) 을 가열하는 가열 공정 (18), 및 프리폼 (11) 이 그 긴 측을 따라 연신되어 광학 섬유 (19) 가 되는 연신 공정을 포함한다.1 and 2, a
외측에서 내측으로 적층된 복수의 층으로 구성된, 제 2 부재 (16) 는 단면에서 볼 때, n층의 동심원 구조를 가진다. 여기서, n은 1보다 큰 자연수이다. 제 2 부재 (16) 는 외측에서 내측으로 제 1 층 (21), 제 2 층 (22), ....., 제 (n-l) 층 (23) 및 제 n 층 (24) 으로 구성되고, 이들 층들은 제 1 층 형성 공정 (31), 제 2 층 형성 공정 (32), ....., 제 (n-l) 층 형성 공정 (33), 및 제 n 층 형성 공정 (34) 에 의해 각각 형성된다. The
그 층들 (21 ~ 24) 각각은 긴 측을 따라 균일한 두께를 가지며, 두께가 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 도 2의 프리폼 (11) 은 그 원형 단면의 중간에 중공부 (27) 를 구비하고, 그 중공부 (27) 는 제 n 층 (24) 의 일정한 형성 조건 하에서 형성되지 않을 수도 있다.Each of the
이 실시형태에서는, 제 1 부재 (12) 가 제 2 부재 (16) 의 형성을 위한 용기로 사용되고, 단일층의 제 1 부재 (12) 및 n개 층의 제 2 부재 (16) 는 일체형으로 형성되어 (n + 1) 개 층을 가진 프리폼 (11) 을 구성한다. 층 수, 제 1 부재 (12) 의 형성 방법, 및 제 1 부재 (12) 와 제 2 부재 (16) 의 일체화 방법은 상기에 제한되지 않는다. 예를 들어, 관상 용기 내에 원통형 제 1 부재를 먼저 형성하고, 이후 제 1 부재의 중공부 내에 (n-1) 개 층의 제 2 부재를 형성하여, n개 층을 가진 프리폼을 획득할 수 있다. 선택적으로, 원통형 제 1 부재 및 제 2 부재를 관상 용기 내에 별도로 형성한 다음, 제 1 부재에 제 2 부재를 삽입하여, 프리폼을 획득할 수도 있다. 제 1 부재를 획득하기 위해서, 중합성 화합물을 중합하기 위해 관상 용기 내에서 회전시키거나, 또는 폴리머를 용융-압출 방법에 의해 공정처리한다.In this embodiment, the
제 1 층 형성 공정 (31) 은 제 1 부재 (12) 의 중공부 내부로 제 1 층 (21) 용 재료를 공급하는 공급 단계 (37), 및 공급된 재료를 중합하는 중합 단계 (38) 를 포함한다. 이 형성 공정은 또한 다른 층, 즉, 제 2 층 (22) 내지 제 n 층 (24) 에도 적용되므로, 도 1에서는 제 1 층 형성 공정 (31) 만이 공급 단계 (37) 및 중합 단계 (38) 와 함께 도시됨에 유의한다. 공급 단계 및 중합 단계를 교대로 반복함으로써, 제 2 부재 (16) 의 층들이 외측으로부터 순차적으로 형성된다. The first
제 1 부재 (12) 는 5×10-3 만큼 낮고, 인접하는 제 1 층 (21) 보다는 높은 굴절률을 가진다. 또한, 제 2 부재 (16) 에서의 인접하는 2개 층 중 외부층은 5×10-3 만큼 낮고, 인접하는 내부층보다 높은 굴절률을 가진다. 즉, 제 2 부재 (16) 의 굴절률은 그 원형 단면의 중심 쪽으로 증가한다. 또한, 제 1 층 (21), 즉, 제 2 부재 (16) 의 최외곽층의 굴절률은 1.4 이상 1.5 이하이다. 이러한 구조는 전송 손실을 감소시키는 역할을 한다. 제 2 부재 (16) 의 굴절률은 연속적으로 또는 단계적으로 변화할 수도 있음에 유의한다.The
제 1 부재 (12) 는 결정질 폴리머로 구성된다. 이러한 폴리머는 제 1 부재 (12) 의 연성 (ductility), 강도, 및 다른 물리적 특성을 개선하며, 형성된 광학 섬유는 그것이 밴딩될 때 거의 변형되지 않는다. 제 1 부재 (12) 용 중합성 화합물은 바람직하게 결정질 구조를 가지고 불소 원자를 포함하는 것들 중에서 선택된다. 이러한 중합성 화합물로 구성된, 제 1 부재 (12) 는 광학 섬유로 형성될 때, 종래 기술보다 보다 단단해지고, 낮은 굴절률을 가진다. 제 1 부재 (12) 용 중합성 화합물은 바람직하게 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플루오라이드 코폴리머 (THV), 테트라플루오로 에틸렌 헥사플루오로 프로필렌 코폴리머 (FEP), 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로 알킬비닐에테르 (PFA) 일 수도 있고, 그들 중 가장 바람직한 것은 그 낮은 굴절률 때문에 THV이다. The
제 2 부재 (16) 는 광 확산을 방지하기 위해서 비정질 폴리머로 구성되고, 이들 폴리머는 층들을 함께 모을 수 있는 중합성 화합물로부터 형성된다. 바람직하게 우수한 기계적 특성 및 우수한 내열성과 내습성을 가진 중합성 화합물을 사용하는 것이 보다 좋다. 예시적인 제 1 층 (21) 용 폴리머는 일반 폴리머 중에서 낮은 굴절률을 가진 것이다. The
제 1 층 (21) ~ 제 n 층 (24) 용 중합성 화합물은, 예를 들어, (메타)아크릴레이트 [(a) 불소 없는 (메타)아크릴레이트, (b) 불소 있는 (메타)아크릴레이트], (c) 스티렌 화합물, (d) 비닐 에스테르, (e) 함불소 주쇄 시클릭 폴리머 형성 모노머 중에서 선택될 수도 있다. 층들 (21 ~ 24) 용 폴리머는 비정질 플루오로-타입 폴리머 (예를 들어, Teflon (등록 상표) AF (E.I.du Pont de Nemours & Company Inc. 제조), AVA 수지, 노르보넨-타입 수지 (예를 들어, ZEONEX (등록 상표, ZEON corporation 제조)), 관능성 노르보넨-타입 수지 (예를 들어, ARTON (등록 상표, JSR 제조)), 또는 비스페놀-A로 형성된 폴리머일 수도 있다. 친화성 및 굴절률 차 등의, 인접하는 2개층 사이의 조건은 각 층의 중합성 화합물 선택시 고려되어야 함에 유의한다. The polymerizable compound for the
상기에서 열거된 (a) 불소 없는 메타크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 디페닐메틸 메타크릴레이트, 아다만틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 또는 노르보닐 메타크릴레이트일 수도 있고, (a) 불소 없는 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 또는 페닐 아크릴레이트일 수도 있다.(A) Fluorine-free methacrylates listed above include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate Latex, diphenylmethyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate, or norbornyl methacrylate, and (a) fluorine free acrylates are methyl acrylate, ethyl acrylate, tert- Butyl acrylate or phenyl acrylate.
상기에서 열거된 (b) 불소 있는 (메타)아크릴레이트는 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 메타크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 메타크릴레이트, 1-트리플루오로메틸-2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 또는 2,2,3,3,4,4,-헥사플루오로부틸 메타크릴레이트일 수도 있다.(B) Fluorinated (meth) acrylates listed above include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3 , 3,3-pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5- Octafluoropentyl methacrylate, or 2,2,3,3,4,4, -hexafluorobutyl methacrylate.
상기에서 열거된 (c) 스티렌 화합물은 스티렌, 알파-메틸스티렌, 클로로스티렌, 또는 브로모스티렌일 수도 있고, (d) 비닐 에스테르는 비닐 아세테이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 페닐아세테이트, 또는 비닐 클로로아세테이트일 수도 있다. (e) 함불소 주쇄 시클릭 폴리머 형성 모노머는 시클릭 구조를 가진 모노머, 또는 비정질 주쇄에 시클릭 구조를 가지는 플루오로 폴리머를 형성하기 위해 공중합된 모노머일 수도 있다. 상기 모노머는, 예를 들어, 폴리퍼플루오로부타닐 비닐 에테르 (CYTOP (등록 상표) 로 알려짐), 일본 공개특허공보 평8-334634호에 나타낸 바와 같이 주쇄에 지방족환 또는 헤테로시클릭환을 가지는 폴리머를 형성하는 모노머, 또는 일본 특허출원 제2004-186199호에 나타낸 모노머이다. 하지만, 중합성 화합물의 선택은 상기에 제한되지 않는다. 또한, 중합성 화합물의 종류 및 양은, 형성된 폴리머 또는 코폴리머가 광 전송 매체로서 원하는 굴절률 분포를 가질 수 있도록 결정되어야 한다. The (c) styrene compound listed above may be styrene, alpha-methylstyrene, chlorostyrene, or bromostyrene, and (d) the vinyl ester is vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenylacetate, or vinyl chloroacetate. It may be. (e) The fluorine-containing main chain cyclic polymer forming monomer may be a monomer having a cyclic structure or a copolymer copolymerized to form a fluoro polymer having a cyclic structure in the amorphous main chain. The monomer has, for example, an aliphatic ring or a heterocyclic ring in the main chain as shown in polyperfluorobutanyl vinyl ether (known as CYTOP (registered trademark)), Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-334634. A monomer which forms a polymer, or the monomer shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-186199. However, the selection of the polymerizable compound is not limited to the above. In addition, the type and amount of the polymerizable compound should be determined such that the polymer or copolymer formed can have a desired refractive index distribution as the light transmission medium.
상기에서 열거된 것 이외에, 제 1 부재 (12) 용 폴리머는 메틸 메타크릴레이트 (MMA) 와, 트리플루오로에틸 메타크릴레이트 (3FM), 헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트, 및 플루오로(메타)아크릴레이트 중 하나와의 코폴리머일 수도 있거나, 또는 대안으로 MMA 와, tert-부틸 메타크릴레이트 등의 분지 구조를 가지는 (메타)아크릴레이트, 또는 이소보닐 메타크릴레이트, 노르보닐 메타크릴레이트, 트리시클로데카닐 메타크릴레이트 등의 지환족 (메타)아크릴레이트 중 어느 하나와의 코폴리머일 수도 있다. 또한, 이러한 목적을 위해, 폴리카보네이트 (PC), 노르보넨-타입 수지 (예를 들어, ZEONEX (등록 상표, ZEON corporation 제조)), 관능성 노르보넨-타입 수지 (예를 들어, ARTON (등록 상표, JSR 제조)), 불소 폴리머 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)), 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 플루오로코폴리머 (예를 들어, PVDF계 코폴리머), 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로 (알킬 비닐 에테르 (PFA)) 랜덤 코폴리머, 또는 클로로트리플루오로에틸렌 (CTFE) 코폴리머를 사용하는 것이 가능하다. In addition to those listed above, the polymer for the
수소 원자 (H) 가 상기 폴리머에 포함되는 경우, 그것은 바람직하게 중수소 원자 (D) 로 치환되어야 한다. 이 치환은 특히 근적외선 스펙트럼에서 전송 손실을 감소시킨다. When hydrogen atom (H) is included in the polymer, it should preferably be substituted with deuterium atom (D). This substitution reduces transmission losses, especially in the near infrared spectrum.
광학 섬유 (19) 가 근적외선 적용시 사용된다면, 폴리머 내의 임의의 C-H 결합은 전송 손실을 야기시킬 수 있다. 따라서, 일본 특허 제3332922호 및 일본 공개특허공보 제2003-192708호에 기재된 바와 같이, 폴리머 내의 C-H 결합에서의 수소 원자를 중수소 원자 또는 불소로 치환하는 것이 바람직하다. 상기 폴리머는 전송 손실 영역을 장파장 영역으로 이동시키는 역할을 하고, 이로써 전송 신호 광의 손실을 감소시킨다. 이러한 타입의 바람직한 폴리머는, 예를 들어, 중수소화된 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA-d8), 폴리트리플루오로에틸 메타크릴레이트 (P3FMA), 및 폴리헥사플루오로이소프로필-2-플루오로아크릴레이트 (HFIP2-FA) 이다. 또한, 형성된 폴리머의 보다 나은 투명성을 위해서, 광 확산을 야기시킬 수 있는 불순물 및 이물질을 중합성 화합물로부터 미리 제거해야 한다. If
제 2 부재 (16) 는, 예를 들어, 다음의 2가지 방법 중 하나에 의해 그 반경 방향을 따라 굴절률, 또는 굴절률 분포에서 변화를 가지게 된다. 제 1 방법은 상이한 굴절률을 가지는 2개의 모노폴리머에 대해, 상이한 층에 대해서는 상이한 혼합비로 2종류의 중합성 화합물을 공중합시키는 것이다. 높은 굴절률을 가지는 모노폴리머용 중합성 화합물의 양의 증가는, 형성된 코폴리머가 높은 굴절률을 발휘하게 한다. 따라서, 형성된 코폴리머는 상이한 굴절률을 가지는 여러층으로 구성된다. 이러한 방법으로, 코폴리머의 층이 일반적인 구조 유닛을 가지는 성분을 포함한다. 이것은 층들 사이의 친화성을 높이고, 계면에서의 요철을 최소화한다. 제 2 방법은 각 층에 대한 중합성 화합물을, 상이한 층에 대해서 상이한 혼합비로 상기 중합성 화합물과 상이한 굴절률을 가지는 굴절률 조절제와 함께 혼합하는 것이다. 내부층에 더 많은 시약을 첨가하는 것은 제 1 방법에서와 동일한 굴절률 분포를 제공한다. 굴절률 조절제는 상세히 후술된다. The
제 1 방법에 바람직한 중합성 화합물은, 예를 들어, 굴절률 1.41인 폴리머를 형성하는 2,2,2-트리플루오로메틸 메타크릴레이트 (3FMd7) 이고, 굴절률 1.49인 폴리머를 형성하는 중수소화된 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 (PFPMAd5) 이다. 3FMd7 및 PFPMAd5 의 사용시, 수소 원자가 중수소 원자로 치환되는 일부는 전송 손실을 감소시킨다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제 2 부재 (16) 가 비정질 부분을 가지는 폴리머로 구성되도록, 중합성 화합물을 선택하는 것이 바람직하다.Preferred polymeric compounds for the first method are, for example, 2,2,2-trifluoromethyl methacrylate (3FMd7) forming a polymer having a refractive index of 1.41 and deuterated penta forming a polymer having a refractive index of 1.49. Fluorophenyl methacrylate (PFPMAd5). In the use of 3FMd7 and PFPMAd5, some of the hydrogen atoms are replaced by deuterium atoms to reduce transmission loss. Therefore, as mentioned above, it is preferable to select a polymeric compound so that the
중합 개시제가 중합 단계 (38) 에 사용된다. 바람직하게는, 중합 개시제는 라디칼을 형성하는 것이어야 한다. 중합 개시제 및 중합 반응 온도는 다음 식 (1) 을 만족하도록 결정된다 : A polymerization initiator is used in the
TE2 - 20 ≤ TE1 ≤ TE2 + 25 ...... (1)TE2-20 ≤ TE1 ≤ TE2 + 25 ... (1)
식 중, TE1은 중합 반응 온도 (℃) 이고, TE2는 중합 개시제의 10시간 반감기 온도 (℃) 이다. In the formula, TE1 is a polymerization reaction temperature (° C), and TE2 is a 10 hour half-life temperature (° C) of the polymerization initiator.
식 (1) 을 만족하기 위한 조건 하에서, 중합 반응은 효과적으로 그리고 효율적으로 진행된다. 따라서, 프리폼 (11) 의 생산성이 현저히 개선되고, 또한 연신 공정 (20) 에서 발포가 방지된다. Under the conditions for satisfying formula (1), the polymerization reaction proceeds effectively and efficiently. Therefore, productivity of the
바람직하게, 식 (1) 은 TE2 ≤ TEl ≤ TE2 + 20 이고, 보다 바람직하게 TE2 ≤ TEl ≤ TE2 + 10 이다. 여러 종류의 중합 개시제가 사용된다면, 그 10시간 반감기 온도 중에서 최저 온도가 TE2로 사용되어야 한다. Preferably, formula (1) is TE2 <TEl <TE2 + 20, more preferably TE2 <TEl <TE2 + 10. If several types of polymerization initiators are used, the lowest of those 10 hour half-life temperatures should be used as TE2.
중합 개시제는, 예를 들어, 벤조일 퍼옥시드 (BPO), tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트 (PBO), 디-tert-부틸퍼옥시드 (PBD), tert-부틸퍼옥시이소프로필 카보네이트 (PBI), 및 n-부틸-4,4-비스(tert-부틸퍼옥시)발레레이트 (PHV) 등의 퍼옥시드 화합물의 하나 또는 혼용물일 수도 있다. 대안으로, 중합 개시제는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸프로판), 2,2'-아조비스(2-메틸부탄), 2,2'-아조비스(2-메틸펜탄), 2,2'-아조비스(2,3-디메틸부탄), 2,2'-아조비스(2-메틸헥산), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸펜탄), 2,2'-아조비스 (2,3,3-트리메틸부탄), 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-메틸헥산), 3,3'-아조비스(3,4-디메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-에틸펜탄), 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디에틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디-tert-부틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 아조 화합물일 수 있다.The polymerization initiator is, for example, benzoyl peroxide (BPO), tert-butylperoxy-2-ethylhexanate (PBO), di-tert-butylperoxide (PBD), tert-butylperoxyisopropyl carbonate ( PBI), and one or a mixture of peroxide compounds such as n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). Alternatively, the polymerization initiator may be 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) , 2,2'-azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-methylbutane), 2,2'-azobis (2-methylpentane), 2,2'-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2'-azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3 , 3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 3,3'-azobis (3-methylpentane), 3,3'-azobis (3-methyl Hexane), 3,3'-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3'-azobis (3-ethylpentane), dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) And azo compounds such as diethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) and di-tert-butyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate).
일본 공개특허공보 제2003-192714호 및 제2003-246813호에 기재된 것과 같이, 상기 화합물 이외에, 니트릴기가 없는 아조 화합물이 또한 바람직하다. 아조 화합물이 일반적으로 (메타)아크릴 에스테르 모노머에 대해 바람직한 중합 개시제일 수 있지만, 그것이 니트릴기를 포함한다면 열에 의해 깊이 착색되어 광학 섬유와 같은 광학 부재에 요구되는 광 전송 특성을 거의 제공할 수 없다. 이러한 일은 메르캅탄이 사슬 이동제로 사용되는 경우 특히 현저하다. 따라서, 니트릴기가 없는 아조 화합물이 사용되고, 우수한 광 전송 특성을 가지는 미착색된 광학 부재가 제조될 수 있다. 니트릴기가 없는 바람직한 아조 화합물은 하기 화학식 (2) 로 표현된다. As described in JP-A-2003-192714 and 2003-246813, in addition to the above compounds, azo compounds without a nitrile group are also preferable. Azo compounds may generally be the preferred polymerization initiators for (meth) acrylic ester monomers, but if they contain nitrile groups, they may be deeply colored by heat to provide little light transmission properties required for optical members such as optical fibers. This is especially noticeable when mercaptans are used as chain transfer agents. Thus, an azo compound without a nitrile group is used, and an uncolored optical member having excellent light transmission characteristics can be produced. Preferred azo compounds without a nitrile group are represented by the following general formula (2).
[화학식 2][Formula 2]
화학식 (2) 에서, 부호 R1, R2, 및 R3은 탄소수 1 ~ 6인 알킬기, 탄소수 1 ~ 6인 시클로알킬기, -COOR4, 또는 -CONR5R6 를 나타낸다. R4 는 탄소수 1 ~ 5인 알킬기를 나타내고, 그리고 R5 및 R6 은 탄소수 1 ~ 9인 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 6인 시클로알킬기를 나타낸다. R5 및 R6 은 연결되어 고리를 형성할 수 있다. R1 및 R2 로 표현되는 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄를 가질 수 있다. 상기 알킬기는 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, tert-부틸기, n-펜틸기, 또는 네오펜틸기이고, 그 중에서 보다 바람직한 것은 메틸기, tert-부틸기, 또는 네오펜틸기이다. R1 ~ R3, R5 및 R6 로 표현되는 시클로알킬기는 바람직하게 시클로헥실기일 수 있다.In the formula (2), the symbols R 1 , R 2 , and R 3 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, -COOR 4 , or -CONR 5 R 6 . R 4 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 5 and R 6 represent an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. R 5 and R 6 may be linked to form a ring. The alkyl group represented by R 1 and R 2 may have a straight or branched chain. The alkyl group is, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, or a neopentyl group, and more preferably, a methyl group, tert-butyl group, or neopentyl group. The cycloalkyl group represented by R 1 to R 3 , R 5 and R 6 may preferably be a cyclohexyl group.
화학식 (2) 로 표현되는 아조 화합물은 2,2'-아조비스 (2-메틸프로판), 2,2'-아조비스 (2-메틸부탄), 2,2'-아조비스 (2-메틸펜탄), 2,2'-아조비스 (2,3-디메틸부탄), 2,2'-아조비스 (2-메틸헥산), 2,2'-아조비스 (2,4-디메틸펜탄), 2,2'-아조비스 (2,3,3-트리메틸부탄), 2,2'-아조비스 (2,4,4-트리메틸펜탄), 3,3'-아조비스 (3-메틸펜탄), 3,3'-아조비스 (3-메틸헥산), 3,3'-아조비스 (3,4-디메틸펜탄), 3,3'-아조비스 (3-에틸펜탄), 디메틸-2,2'-아조비스 (2-메틸프로피오네이트), 디에틸-2,2'-아조비스 (2-메틸프로피오네이트), 또는 디-tert-부틸-2,2'-아조비스 (2-메틸프로피오네이트) 일 수도 있다. 중합 개시제는 상기 화합물에 제한되지 않으며, 상기 화합물의 2종류 이상이 함께 사용될 수 있음에 유의한다. Azo compounds represented by the formula (2) include 2,2'-azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-methylbutane), 2,2'-azobis (2-methylpentane ), 2,2'-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2'-azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2, 2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 3,3'-azobis (3-methylpentane), 3, 3'-azobis (3-methylhexane), 3,3'-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3'-azobis (3-ethylpentane), dimethyl-2,2'-azo Bis (2-methylpropionate), diethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate), or di-tert-butyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate May be It is noted that the polymerization initiator is not limited to the compound, and two or more kinds of the compound may be used together.
중합도를 조절하기 위해서, 사슬 이동제를 첨가할 수 있다. 이 경우, 사슬 이동제의 종류는 중합성 화합물의 종류에 따라 결정되어야 한다. 중합성 화합물에 대한 사슬 이동제의 사슬 이동 계수는 예를 들어, "폴리머 핸드북, 제 3판" (J. BRANDRUP & E.H.IMMERGUT 편집, JOHN WILEY&SON 출판) 으로부터 비롯된다. 대안으로, 사슬 이동 계수는 "폴리머의 실험법" (Takayuki Ohtsu 및 Masayoshi Kinoshita 편집, Kagakudojin 출판, 1972) 에 기재된 실험을 통해 산출될 수 있다.In order to control the degree of polymerization, a chain transfer agent may be added. In this case, the kind of chain transfer agent should be determined according to the kind of polymerizable compound. The chain transfer coefficient of the chain transfer agent for the polymerizable compound comes from, for example, "Polymer Handbook, 3rd Edition" (J. BRANDRUP & E.H. IMMERGUT EDIT, JOHN WILEY & SON). Alternatively, the chain transfer coefficient can be calculated through the experiment described in "Experimental Method of Polymer" (Takayuki Ohtsu and Masayoshi Kinoshita, edited by Kagakudojin, 1972).
바람직한 사슬 이동제는 알킬메르캅탄류 (예를 들어, n-부틸메르캅탄, n-펜틸메르캅탄, n-옥틸메르캅탄, n-라우릴메르캅탄, 또는 tert-도데실메르캅탄) 또는 티오페놀류 (티오페놀, m-브로모티오페놀, p-브로모티오페놀, m-톨루엔티올 또는 p-톨루엔티올) 중 하나일 수 있다. 보다 바람직한 것은 알킬메르캅탄류, 예컨대, n-옥틸메르캅탄, n-라우릴메르캅탄, 또는 tert-도데실메르캅탄이다. 또한, C-H 결합에서의 수소 원자가 중수소 원자 또는 불소 원자로 치환될 수 있는 사슬 이동제를 사용하는 것이 가능하다. 사슬 이동제는 상기에 제한되지 않으며, 2종류 이상의 사슬 이동제가 혼용될 수 있음에 유의한다. Preferred chain transfer agents are alkyl mercaptans (e.g., n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, or tert-dodecyl mercaptan) or thiophenols ( Thiophenol, m-bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol or p-toluenethiol). More preferred are alkyl mercaptans such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, or tert-dodecyl mercaptan. It is also possible to use chain transfer agents in which the hydrogen atoms at the C-H bonds can be substituted with deuterium atoms or fluorine atoms. It is noted that the chain transfer agent is not limited to the above, and two or more kinds of chain transfer agents may be mixed.
굴절률 조절제는, 필요한 경우, 비중합성 화합물이 바람직하다. 굴절률 조절제의 양은 제 2 부재 (16) 의 주요 성분에 대하여, 바람직하게 0.01 중량% ~ 25 중량% 이고, 보다 바람직하게 1 중량% ~ 20 중량%이다. 이러한 방식으로 시약의 양을 조절하는 것은 상술된 굴절률 분포의 형성을 촉진한다. If necessary, the non-polymerizable compound is preferably a refractive index regulator. The amount of the refractive index regulator is preferably 0.01% by weight to 25% by weight, more preferably 1% by weight to 20% by weight relative to the main component of the
굴절률 조절제는 다음 특성 중 적어도 하나를 나타내야 한다; 고굴절률, 큰 분자부피, 중합성 화합물의 중합 반응과의 무관함, 용융된 폴리머 내에서 일정한 속도로 확산할 수 있는 저분자 화합물일 것. 굴절률 조절제는 모노머에 제한되지 않으며, 올리고머 (이량체 및 삼량체 포함) 일 수 있음에 유의한다. The refractive index regulator should exhibit at least one of the following properties; High refractive index, large molecular volume, independent of polymerization reaction of polymerizable compound, low molecular weight compound which can diffuse at constant rate in molten polymer. Note that the refractive index regulator is not limited to monomers, and may be oligomers (including dimers and trimers).
굴절률 조절제용 비중합성 화합물은, 예를 들어, 벤질 벤조에이트 (BEN), 디페닐 술피드 (DPS), 트리페닐 포스페이트 (TPP), 벤질 프탈레이트-n-부틸 (BBP), 디페닐 프탈레이트 (DPP), 디페닐 (DP), 디페닐메탄 (DPM), 트리크레실 포스페이트 (TCP), 또는 디페닐 술폭시드 (DPSO) 일 수 있다. 이들 중 특히 바람직한 것은 BEN, DPS, TPP, 또는 DPSO 이다. 이와 같은 굴절률 조절제를 제 2 부재 (16) 의 재료에 첨가하고, 그 시약의 농도는 각 층에 대해 제어된다. 이로 인해, 제 1 층 (21) ~ 제 n 층 (24) 각각이 원하는 굴절률 값으로 조절된다. Nonpolymerizable compounds for the refractive index regulators are, for example, benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), benzyl phthalate-n-butyl (BBP), diphenyl phthalate (DPP) , Diphenyl (DP), diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), or diphenyl sulfoxide (DPSO). Especially preferred of these are BEN, DPS, TPP, or DPSO. Such a refractive index regulator is added to the material of the
중합 개시제 및 사슬 이동제의 양은 중합성 화합물의 종류 및 다른 요인에 따라 결정된다. 중합 개시제의 첨가량은 층들 (21 ~ 24) 의 각각의 중합성 화합물에 대해서 바람직하게 0.005 mol% ~ 0.5 mol%이고, 보다 바람직하게 0.010 mol% ~ 0.1 mol% 이다. 또한, 사슬 이동제의 첨가량은 층들 (21 ~ 24) 의 각각의 중합성 화합물에 대해서 바람직하게 0.005 mol% ~ 0.5 mol%이고, 보다 바람직하 게 0.010 mol% ~ 0.1 mol% 이다.The amount of the polymerization initiator and the chain transfer agent is determined depending on the kind of the polymerizable compound and other factors. The addition amount of the polymerization initiator is preferably 0.005 mol% to 0.5 mol%, more preferably 0.010 mol% to 0.1 mol% with respect to each polymerizable compound of the
층들 (21 ~ 24) 각각은 그 광 전송 특성이 유지되는 정도로만 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보다 나은 내후성 및 내구성을 위해 안정화제를 첨가할 수도 있다.Each of the layers 21-24 may include other additives only to the extent that their light transmission properties are maintained. For example, stabilizers may be added for better weather resistance and durability.
또한, 광학 신호의 증폭을 위해 유도 방출 화합물을 첨가할 수도 있다. 이러한 종류의 화합물은 전송 동안 강도가 저하되는 신호광을 여기시키고, 그것에 의해 전송 거리의 연장을 돕는다. 따라서, 상기 첨가제와 함께 광학 부재가 예를 들어, 광학 전송 링크에서의 광학 섬유 증폭기로서 사용될 수도 있다.In addition, induced emission compounds may be added for the amplification of optical signals. Compounds of this kind excite signal light whose intensity decreases during transmission, thereby helping to extend the transmission distance. Thus, together with the additive, an optical member may be used, for example, as an optical fiber amplifier in an optical transmission link.
이하, 제 2 부재 (16) 의 형성 방법을 설명한다. 도 3은 프리폼 (11) 제조시 사용되는 중합 용기 (60) 를 도시한다. 중합 용기 (60) 는 SUS (Steel Use Stainless) 로 형성되고, 원통형 용기 본체 (60a) 및 용기 본체 (60a) 의 양단에 있는 한 쌍의 용기 리드 (60b) 를 포함한다. 제 1 부재 (12) 를 중합 용기 (60) 에 투입한다. 중합 용기 (60) 의 내직경은 제 1 부재 (12) 의 외직경보다 약간 더 크고, 중합 용기 (60) 의 회전은 제 1 부재 (12) 를 회전시킬 수 있다. Hereinafter, the formation method of the
먼저, 상업형 용융-압출 몰딩 머신에 의해 미리 형성된 제 1 부재 (12) 를 중합 용기 (60) 에 투입하고, 제 1 부재 (12) 의 일단을 플러그 (61) 로 막는다. 플러그 (61) 는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 과 같은 재료로 형성되며, 이것은 제 1 내지 제 n 층 (21 ~ 24) 의 성분에 의해 거의 용해되지 않는다.First, the
다음, 제 1 층 원료 (21a) 를 제 1 부재 (12) 의 중공부에 공급한다. 제 1 부재 (12) 의 타단은 플러그 (61) 로 막고, 용기 리드 (60b) 는 용기 본체 (60a) 의 양단에 배치된다. 중합 용기 (60) 는 이후 도 4에 도시된 회전 중합 장치 (71) 에서 회전되어 제 1 층 원료 (21a) 를 중합하고, 제 1 층 (21) 을 형성한다. 본 발명에서, 제 1 부재 지지 요소가 중합 용기 (60) 의 내벽에 제공될 수 있어, 제 1 부재 (12) 는 계속해서 중합 용기 (60) 의 회전을 뒤따른다. 또한, 제 1 부재 (12) 및 플러그 (61) 가 중합 용기 (60) 로 사용될 수 있다. Next, the first layer
도 4에 도시된 바와 같이, 회전 중합 장치 (71) 는 메인 프레임 (72), 메인 프레임 (72) 내의 회전 부재 (73), 구동 유닛 (76), 및 메인 프레임 (72) 의 내부 온도를 제어하는 서모스탯 (77) 을 포함한다. As shown in FIG. 4, the
회전 부재 (73) 는 수평으로 확장되는 원형 실린더이고, 적어도 하나의 제 1 부재 (12) 가 인접하는 2개의 회전 부재 (73) 에 의해 지지될 수 있도록 서로 평행하게 배열된다. 각 회전 부재 (73) 는 메인 프레임 (72) 의 측벽 일단에 회전 가능하게 부착되고, 구동 유닛 (76) 에 의해 독립적으로 회전된다. 이 회전은 구동 유닛 (76) 의 제어기 (미도시) 에 의해 제어된다. The rotating
도 5에 도시된 바와 같이, 중합 용기 (60) 는 인접하는 2개의 회전 부재 (73) 의 표면에 의해 정의된 그루브 상에 배치된다. 회전 부재 (73) 가 그 회전축 (73a) 둘레로 회전되는 경우, 중합 용기 (60) 는 회전을 수반하며, 이로써 중합성 화합물이 중합된다. 회전 시스템은 중합 용기 (60) 를 회전시키는 표면 구동 시스템을 이용하는 본 실시형태에 제한되지 않음에 유의한다. As shown in FIG. 5, the
중합 용기 (60) 양단의 용기 리드 (60b) 에는 자석 (60c) 이 제공된다. 또한, 자석 (75) 이 인접하는 2개의 회전 부재 (73) 아래 및 그 사이에 제공된다. 이들 자석은 회전 동안 중합 용기 (60) 가 회전 부재 (73) 상에서 바운싱되거나 플로팅되는 것을 방지하는 역할을 한다. 하지만, 중합 용기 (60) 의 바운싱을 방지하기 위해 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 회전 부재 (73) 와 유사한 추가 회전 부재가 중합 용기 (60) 를 아래로 홀딩하기 위해 제공될 수 있다. 선택적으로, 홀딩 수단은 중합 용기 (60) 상부에 제공될 수도 있다. 이러한 방법으로 제 1 부재 (12) 의 긴 측을 레벨링함으로써, 제 1 층 (21) 을 제 1 부재 (12) 의 내면 전체에 걸쳐 형성한다. 제 1 부재 (12) 가 지면에 대해 실질적으로 수평하게 긴 측으로 배치되고, 제 1 층 (21) 도 마찬가지로 형성될 수 있음에 유의한다. 회전축의 허용가능한 각도는 지면에 대해 약 5도 이내이다. A
선택적으로, 중합 단계 이전에, 제 1 부재 (12) 를 세운 상태에서 중합성 화합물을 예비-중합할 수 있다. 이 경우, 회전 메카니즘으로 제 1 부재 (12) 를 회전시키는 것이 바람직하다. Optionally, prior to the polymerization step, the polymerizable compound may be pre-polymerized with the
바람직하게는, 중합성 화합물 및 각종 첨가제를 미리 여과 및 증류하여, 수분 및 불순물 등의 잠재적인 중합 금지제를 제거할 수 있다. 보다 바람직하게는, 용존 가스 및 휘발성 물질을 제거하기 위해서, 중합성 화합물 및 첨가제의 혼합물인 제 1 층 원료 (21a) 를 초음파 프로세싱으로 처리할 수 있다. 선택적으로, 제 1 층 형성 공정 (31) 이전 및/또는 이후에 제 1 부재 (12) 및 제 1 층 원료 (21a) 를 공지된 감압 장치로 감압 처리할 수 있다. Preferably, the polymerizable compound and various additives may be filtered and distilled in advance to remove potential polymerization inhibitors such as moisture and impurities. More preferably, in order to remove the dissolved gas and the volatile substance, the first layer
내부에 제 1 층 (21) 이 형성된 제 1 부재 (12) 가 회전 중합 장치 (71) 로부터 제거되고, 일정한 기간 동안 서모스탯 오븐 등의 일반 가열 장치에서 가열된다. The
제 1 층 (21) 을 가진 중합 용기 (60) 는 제 2 층 내지 제 n 층 각각을 형성하기 위해 여전히 사용된다. 도 6은 제 2 층 형성 공정의 개시시의 중합 용기 (60) 의 단면도를 나타내고, 중공부에 제 2 층 원료 (22a) 가 증착되어 있다. The
제 1 층 (21) 에 대한 중합 단계 (38) (도 1 참조) 의 반응 시간은 바람직하게 0.5 시간 ~ 5 시간이고, 제 2 층 원료 (22a) 는 바람직하게 중합 단계 (38) 가 완료하는 즉시 도입되어야 한다. 이러한 접근은 충분한 중합 반응도를 보장하고, 미반응 중합성 화합물은 제 1 층 (21) 에 거의 잔존하지 않는다. 따라서, 연신 공정 (20) (도 1 참조) 에서의 발포가 방지되고, 원하는 굴절률 분포를 가지는 광학 섬유 (19) 가 효율적으로 제조될 수 있다. 실제로, 0.5시간 미만의 반응 시간은 중합 반응도를 불충분하게 하여, 많은 중합성 화합물을 잔존시킨다. 반대로, 5시간 초과의 반응 시간은 각 층의 형성 공정시 너무 많은 시간이 걸려서, 생산성을 개선할 수 없다.The reaction time of the polymerization step 38 (see FIG. 1) to the
중합 용기 (60) 는 이후 회전 중합 장치 (71) 에 배치되고, 제 2 층 원료 (22a) 의 중합을 위해 그 원형 단면의 중심 둘레로 회전된다. 선택적으로, 중합 용기 (60) 의 내부는 원료 공급 이전 및/또는 이후에 공지된 감압 장치에 의해 감압될 수 있다. The
제 2 층 원료 (22a) 의 중합 반응의 초기 단계에서, 제 1 층 (21) 의 내벽을 제 2 층의 중합성 화합물에 의해 팽윤시켜, 팽윤층을 형성한다. 겔층이기 때문에, 이 팽윤층은 중합 반응을 가속화하는 소위 겔 효과를 제공한다. 따라서, 회전 겔 중합 공정이라는 용어는, 중합성 화합물을 원통형 폴리머 내에 공급하고, 회전시켜 팽윤층을 형성하여 중합 반응을 가속화하는 중합 공정에 사용된다. 이 중합 공정에서 중요한 것은 본 발명의 실시형태에서와 같이, 원통형 부재의 긴 측을 지면에 대해 평행하게 유지하는 것이다. In the initial stage of the polymerization reaction of the second layer
중합 반응의 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반응 속도는, 중합성 화합물의 전환율이 시간당 5% ~ 90% 이도록 제어된다. 보다 바람직하게, 전환율은 시간당 10 ~ 85%이고, 가장 바람직하게 시간당 20 ~ 80%이다. 반응 속도는 중합 개시제의 종류 및 첨가량, 그리고 중합 온도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 전환율은 예를 들어, 잔존 중합성 화합물의 가스 크로마토그래피에 의한 정량 분석 결과 및 반응 생성물의 육안 관찰의 결과 사이의 미리 결정된 관계에 기초한 육안 평가와 같은 임의의 일반 방법을 통해 측정됨에 유의한다. 전환율은 또한 회전 중합 장치 (71) 의 회전 속도를 조절함으로써 제어될 수도 있다. It is desirable to control the rate of the polymerization reaction. For example, the reaction rate is controlled such that the conversion rate of the polymerizable compound is 5% to 90% per hour. More preferably, the conversion rate is 10 to 85% per hour, most preferably 20 to 80% per hour. The reaction rate can be controlled by adjusting the type and amount of the polymerization initiator and the polymerization temperature. Note that the conversion is measured through any general method such as, for example, visual evaluation based on a predetermined relationship between the results of quantitative analysis by gas chromatography of the remaining polymerizable compound and the results of visual observation of the reaction product. The conversion rate may also be controlled by adjusting the rotational speed of the
상기 공정을 통해서, 제 1 층 내지 제 n 층 (21 ~ 24) 으로 구성된 제 2 부재 (16) 가 제 1 부재 (12) 내에 형성된다. 원통형 제 1 부재 (12) 및 제 2 부재 (16) 가 별도로 형성될 수도 있음에 유의한다. 이 경우, 계속해서 제 2 부재 (16) 를 제 1 부재 (12) 의 중공부에 삽입하여, 프리폼 (11) 을 획득한다.Through the above process, the
가열 공정 (18) (도 1 참조) 에서, 프리폼 (11) 은 감소된 공기압 하에서 가열된다. 만일 있다면, 프리폼 (11) 에 잔존하는 미반응 중합성 화합물은 이 공정에 의해 제거된다. 이것이 고정 조건 하에서 수행되는 동안, 가열 공정 (18) 은 바람직하게 점차로 변하는 조건 하에서 수행될 수 있다. 이와 같은 변화 조건은 광학 섬유 (19) 에 보다 우수한 광학 특성을 제공한다. In the heating process 18 (see FIG. 1), the
이 실시형태에서 가열 공정 (18) 은 폴리머 내의 불균일한 밀도를 감소시키는 제 1 가열 단계, 및 제 1 가열 단계 이후의 잔여물을 제거하는 제 2 가열 단계의 2 단계로 나뉘어진다. 제 1 가열 단계에서, 프리폼 (11) 은 정상 공기압 하에서 24 시간 내지 72 시간 동안 가열된다. 이 단계에서의 가열 온도는 제 2 부재 (16), 즉 도광부의 유리 전이 온도 (Tg) 에 따라 결정된다. 제 2 부재 (16) 의 층들이 상이한 유리 전이 온도를 가진다면, 가열 온도는 최고 유리 전이 온도에 기초한다. 예를 들어, 제 2 부재 (16) 의 폴리머의 최고 유리 전이 온도가 90℃이면, 가열 온도는 바람직하게 90 ~ 140℃ 이다. 도광부 폴리머 내의 불균일한 밀도는 이 단계에서 감소되고, 따라서 산란 손실이 감소된다. 제 2 가열 단계에서, 프리폼 (11) 은 대기압에 대해 0.05MPa ~ 0.1MPa만큼 감소된 공기압 하에서 (Tg - 10)℃ 이상 Tg 미만의 일정한 온도에서 가열된다. 바람직하게, 가열 온도는 (Tg - 8)℃ 이상 Tg 미만에서, 보다 바람직하게 (Tg - 5)℃ 이상 Tg 미만에서 일정하게 유지된다. 또한, 제 2 가열 단계는 바람직하게 24 시간 내지 100 시간 동안 지속될 수도 있다. 이 단계는 생산성 감소없이 프리폼 (11) 으로부터 미반응 중합성 화합물을 효과적으로 제거하고, 또한 프리폼 (11) 의 변형도 방지한다. In this embodiment, the
제 2 가열 단계가 24시간 미만 지속된다면, 미반응 중합성 화합물이 충분히 제거되지 않는 경우가 있다. 한편, 100시간을 초과하는 제 2 가열 단계는 폴리머를 열화시키고, 형성된 매체의 전송 손실을 유도한다. 공기압은 적어도 제 1 또는 제 2 가열 단계에서 감소되고, 바람직하게 제 2 가열 단계에서 감소된다. 선택적으로, 추가 가열 단계가 제 1 및 제 2 가열 단계에 후속할 수 있다. If the second heating step lasts less than 24 hours, the unreacted polymerizable compound may not be sufficiently removed. On the other hand, the second heating step exceeding 100 hours degrades the polymer and leads to transmission loss of the formed medium. The air pressure is reduced in at least the first or second heating step, preferably in the second heating step. Optionally, an additional heating step can follow the first and second heating steps.
제 2 가열 단계에서의 가열 온도가 (Tg - 10)℃ 미만이면, 미반응 중합성 화합물 및 저비점 불순물이 충분히 제거되지 않는 경우가 있다. 한편, Tg 이상의 가열 온도는 프리폼 (11) 을 변형시킨다. 공기압에 있어서, 대기압에 대한 0.1MPa 이상의 감소는 실제 불가능한 반면, 0.05MPa 미만의 감소는 프리폼 (11) 에 작은 효과만을 제공한다. When the heating temperature in the second heating step is less than (Tg-10) 占 폚, the unreacted polymerizable compound and the low boiling point impurity may not be sufficiently removed. On the other hand, the heating temperature of Tg or more deforms the
이러한 조건하에서의 프리폼 (11) 의 용융-연신은 원하는 직경 (예를 들어, 200㎛ ~ 1000㎛) 을 가지는 광학 섬유 (19) 를 제조하게 한다. 프리폼 (11) 의 연신 방법은 통상의 기술들로부터 선택되고, 예시적인 방법은 일본 공개특허공보 평07-234322호에 기재되어 있다.Melt-stretching of the
광학 섬유 (19) 는 그레이디드 인덱스 타입 (graded-index type) 또는 스텝 인덱스 타입 (step-index type) 일 수 있다. The
보다 우수한 유연성 및 내후성, 흡습에 의해 유발되는 기능 감퇴의 방지, 보다 높은 인장 강도, 스탬핑 저항성, 내염성 (resistance to flame), 화학 시약으로부터의 보호, 외부광으로부터의 보호, 및 착색과 같은 보다 높은 상업적 가치를 위한 각종 목적을 위해서, 광학 섬유 (19) 는 제 1 커버링층으로 랩핑되고, 플라스틱 광학 코드 (이하, 광학 코드) 가 된다. 제 1 커버링층은 단일층 또는 다층이다. Higher flexibility and weather resistance, prevention of functional degradation caused by moisture absorption, higher tensile strength, stamping resistance, resistance to flame, protection from chemical reagents, protection from external light, and higher commerciality such as coloring For various purposes for value, the
결과적으로, 광학 코드는 제 2 커버링층으로 랩핑되고, 플라스틱 광학 케이블이 된다. 본 명세서의 다음 부분에서, 제 2 커버링층를 구비한 단일 광학 코드는 단일 섬유 케이블로 칭해진다. 한편, 텐션 부재로 묶여지고 제 2 커버링층으로 랩핑된 복수의 광학 코드는 멀티-섬유 케이블로 칭해진다. As a result, the optical cord is wrapped with the second covering layer and becomes a plastic optical cable. In the following part of the present specification, a single optical cord with a second covering layer is called a single fiber cable. On the other hand, the plurality of optical cords tied with the tension member and wrapped with the second covering layer are called multi-fiber cables.
일부 단일 섬유 케이블은 제 2 커버링층 없이, 대신에 외피로서 제 1 커버링층을 사용하여 될 수 있다. 또한, 제 2 커버링층은 커버링 층이 광학 코드(들)의 표면과 접촉하는 접촉형 커버링, 및 커버링층 및 광학 코드(들) 사이에 갭이 형성되는 루스형 커버링의, 2종류의 커버링 방식으로 분류된다. 루스형 커버링은, 예를 들어, 커넥터에 부착하기 위해 제 2 커버링층이 박리될 때, 광학 케이블의 단자단으로부터 갭으로 수분 출입을 허용할 수 있는 위험을 수반한다. 따라서, 접촉형 커버링이 오히려 바람직하다. Some single fiber cables can be made without the second covering layer, instead using the first covering layer as the sheath. In addition, the second covering layer has two types of covering schemes, a contact covering in which the covering layer contacts the surface of the optical cord (s), and a loose covering in which a gap is formed between the covering layer and the optical cord (s). Are classified. The loose covering entails the risk of allowing moisture entry into the gap from the terminal end of the optical cable, for example when the second covering layer is peeled off to attach to the connector. Thus, contact covering is rather preferred.
하지만, 루스 커버링층이 밴딩 스트레스 또는 열과 같은 광학 케이블에 대한 스트레인 (strain) 을 감소시킬 수 있기 때문에, 일부의 경우 루스형 커버링이 이로울 수 있다. 그 내재성 위험, 즉, 갭으로의 수분 출입은 광학 코드 및 제 2 커버링층 사이의 갭을 겔 또는 분말로 충전함으로써 제거된다. 또한, 겔 또는 분말에 내열성 또는 기계적 강도가 제공된다면, 광학 섬유 케이블은 다기능 커버링층을 획득한다. 그 갭은 크로스 헤드 다이 본체에서의 압출 니플의 위치 및 랩핑 공정에서의 공기압을 제어함으로써 형성된다. 또한, 갭의 깊이는 니플 및 다이스 사이의 가압/감압에 의해 제어된다. 제 1 및 제 2 커버링층에, 난연제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 셰이딩 제 (shading agent), 및 윤활제 등의 일부 첨가제를 광 전송 특성이 영향받지 않는 정도로 첨가하는 것이 가능하다. However, loose type covering may be beneficial in some cases because the loose covering layer can reduce strain on the optical cable, such as bending stress or heat. The inherent risk, ie moisture entry into the gap, is eliminated by filling the gap between the optical cord and the second covering layer with gel or powder. In addition, if the gel or powder is provided with heat resistance or mechanical strength, the optical fiber cable obtains a multifunctional covering layer. The gap is formed by controlling the position of the extruded nipple in the cross head die body and the air pressure in the lapping process. In addition, the depth of the gap is controlled by pressurization / decompression between the nipple and the die. It is possible to add some additives such as flame retardants, ultraviolet absorbers, antioxidants, shading agents, and lubricants to the first and second covering layers to such an extent that the light transmission properties are not affected.
난연제로서, 브롬과 같은 할로겐 함유제 또는 인 함유제가 사용될 수 있으나, 최근 인기있는 난연제는 독가스 방출 저감의 견지에서 알루미늄 수산화물 또는 마그네슘 수산화물 등의 금속 수산화물이다. 일반적으로, 금속 수산화물은 결정화 물 또는 그러한 수분을 포함한다. 이 수분은 금속 수산화물의 생성 동안 도입되고, 완전히 제거될 수 없다. 따라서, 금속 수산화물은 광학 섬유 (19) 에 직접 접촉하는 제 1 커버링층에 첨가되어서는 안되고, 최외곽 제 2 커버링층에만 첨가되어야 한다. As the flame retardant, halogen-containing or phosphorus-containing agents such as bromine may be used, but recently popular flame retardants are metal hydroxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide in view of the reduction of poison gas emission. Generally, metal hydroxides include crystallized water or such moisture. This moisture is introduced during the production of the metal hydroxide and cannot be completely removed. Therefore, the metal hydroxide should not be added to the first covering layer in direct contact with the
선택적으로, 광학 케이블은 광학 케이블에 각종 기능을 제공하는 추가 기능층으로 커버될 수 있다. 그 기능층은, 예를 들어, 광학 섬유 (19) 의 흡습을 방지하는 배리어층, 및 광학 섬유 (19) 로부터 수분을 빼내는 흡습층이다. 흡습층은 보호층 내부 또는 보호층들 사이에 배치되는 흡습 테이프 또는 흡습겔이다. Optionally, the optical cable may be covered with additional functional layers that provide various functions for the optical cable. The functional layer is, for example, a barrier layer that prevents moisture absorption of the
다른 기능층은 밴딩 응력 완화를 위한 유연성 있는 재료층, 외부 응력에 대한 충격 흡수체로서의 발포 재료층, 강성 개선을 위한 강화층이다. 커버링층은 예를 들어, 고탄성계수 섬유 (소위, 인장 섬유) 및/또는 금속 배선과 같은 단단한 선재 (wire rod) 를 포함하는 열가소성 수지로 형성될 수 있다. 이들 재료는 광학 케이블의 물리적 강도를 개선한다. Other functional layers are a flexible material layer for relieving banding stress, a foam material layer as an impact absorber against external stresses, and a reinforcing layer for improving rigidity. The covering layer may be formed of a thermoplastic resin comprising, for example, high elastic modulus fibers (so-called tensile fibers) and / or rigid wire rods such as metal wires. These materials improve the physical strength of optical cables.
인장 섬유는, 예를 들어, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 또는 폴리아미 드 섬유이다. 금속 배선은 스테인리스 배선, 아연 합금 배선, 구리 배선 등이다. 인장 섬유 및 금속 배선이 이들에 제한되지 않음에 유의한다. 또한, 광학 케이블의 외부 표면에는 금속 보호 튜브, 플로팅을 위한 지지 배선, 및 용이한 배선을 위한 메카니즘이 제공될 수 있다. Tensile fibers are, for example, aramid fibers, polyester fibers, or polyamide fibers. Metal wiring is stainless wiring, zinc alloy wiring, copper wiring, etc. Note that tensile fibers and metallization are not limited to these. In addition, the outer surface of the optical cable may be provided with a metal protective tube, support wiring for floating, and a mechanism for easy wiring.
광학 케이블은 광학 코드가 동심원으로 배열된 어셈블리 타입, 광학 코드가 팽행하게 배열되는 테이프 타입 등의 각종 형태로 된다. 또한, 이들 광학 케이블은 광학 케이블 내의 LAP 쉬스 (sheath) 로 포장되거나 또는 묶여지는 경우가 있다. 광학 케이블의 형태는 그 목적에 따라 결정된다. The optical cable has various forms such as an assembly type in which optical cords are arranged in concentric circles, a tape type in which optical cords are arranged in parallel. In addition, these optical cables may be wrapped or bundled with a LAP sheath in the optical cable. The shape of the optical cable is determined by its purpose.
본 발명의 프리폼 (11) 및 광학 섬유 (19) 로 형성된 광학 케이블은 종래 기술과 비교하여 오정렬된 커플링에 대해 보다 내성이 있고, 따라서, 서로 직접적으로 연결될 수 있다. 하지만, 안정적인 커플링을 위해서 모든 광학 케이블의 끝단에 광학 커넥터를 장치하는 것이 확실히 바람직하다. PN 타입, SMA 타입, 또는 SMI 타입인, 이미 만들어진 임의의 광학 커넥터가 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 광학 케이블은 발광 소자 (light emitting element), 수광 소자 (light receiving element), 광학 스위치, 광학 아이솔레이터, 광학 집적 회로, 및 광학 전송기/수신기 모듈 등의 광학 콤포넌트를 가지는 광학 신호 프로세서와 함께 적합하게 사용된다. 이 경우, 본 발명의 광학 케이블은, 필요하다면, 다른 광학 섬유, 광학 코드, 또는 광학 케이블과 결합될 수 있고, 임의의 일반 기술이 적용될 수 있다. 예를 들어, "'Basic and Practice of Plastic Optical Fiber' (NTS Inc. 출판)", "Optical members can be Loaded on Printed Wiring Assembly, at Last' in Nikkei Electronics, vol. Dec. 3, 2001, pp. 110-127" 에 기재되어 있는 기술이 사용된다. The optical cable formed from the
이들 기술은 본 발명의 광학 케이블이, 컴퓨터 및 디지털 장치 배선, 자동차 및 배의 내부 배선, 광학 단자 및 디지털 장치 사이의 광학 링크, 또는 주택들, 공장들, 사무소들, 병원들 및 학교들 사이의 옥내 또는 옥외 광학 LAN, 전자기파 영향이 없는 단거리 광학 전송 시스템 등을 포함하는 고속의 대용량 데이터 통신인, 디지털 장치들 사이의 광학 링크 등의, 각종 애플리케이션에 사용되게 할 수 있다.These techniques allow the optical cable of the present invention to be used for computer and digital device wiring, automotive and ship internal wiring, optical terminals and optical links between digital devices, or between houses, factories, offices, hospitals and schools. It can be used in various applications, such as optical links between digital devices, which are high-speed, high-capacity data communications including indoor or outdoor optical LANs, short-range optical transmission systems without the influence of electromagnetic waves, and the like.
또한, 본 발명의 광학 케이블은 다음에 의해 결합되는 경우 멀티플렉스 신호 통신을 위한 보다 향상된 광학 전송 시스템을 구성할 수 있다: "'High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission' in IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No.3, MARCH 2001, pp. 339-344" 및 "' Interconnection in Technique of Optical Sheet Bath' in Journal of Japan Institute of Electronics Packaging., Vol.3, No.6, 2000, pp. 476-480" 에 기재된 기술들; 일본 공개특허공보 제2003-152284호에 개시된 도파관 표면 상의 발광 소자의 배열; 일본 공개특허공보 평10-123350호, 제2002-90571호, 제2001-290055호에 개시된 광학 버스; 일본 공개특허공보 제2001-74971호, 제2000-329962호, 제2001-74966호, 제2001-74968호, 제2001-318263호, 제2001-311840호에 개시된 광학 브랜칭 (branching)/커플링 장치; 일본 공개특허공보 제2000-241655호에 개시된 광학 스타 커플러; 일본 공개특허공보 제2002-62457호, 제2002-101044호, 제2001-305395호에 개시된 광학 신호 전송 장치 및 광학 데이터 버스 시스템; 일본 공개특허공보 제2002-23011호에 개시된 광학 신호 프로세서; 일본 공개특허공보 제2001-86537호에 개시된 광학 신호 교차 커넥트 시스템; 일본 공개특허공보 제2002-26815호에 개시된 광 전송 시스템; 일본 공개특허공보 제2001-339554호, 제2001-339555호에 개시된 다기능 시스템; 및 각종 광학 도파로, 광학 브랜칭 장치, 광학 커플러, 광학 멀티플렉서 등. 또한, 본 발명의 광학 케이블은 또한 라이팅 (lighting), 에너지 전송, 조명, 렌즈 및 센서 분야에 적용가능하다. In addition, the optical cable of the present invention may constitute an improved optical transmission system for multiplex signal communication when combined by: "'High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission' in IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No. 3, MARCH 2001, pp. 339-344 "and" 'Interconnection in Technique of Optical Sheet Bath' in Journal of Japan Institute of Electronics Packaging., Vol. 3, No. 6, 2000, pp. 476-480 "; Arrangement of a light emitting element on a waveguide surface disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-152284; Optical buses disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. Hei 10-123350, 2002-90571, and 2001-290055; Optical branching / coupling apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2001-74971, 2000-329962, 2001-74966, 2001-74968, 2001-318263, and 2001-311840 ; Optical star coupler disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-241655; Optical signal transmission devices and optical data bus systems disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2002-62457, 2002-101044, and 2001-305395; An optical signal processor disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-23011; Optical signal cross connect system disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-86537; An optical transmission system disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-26815; Multifunctional systems disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-339554 and 2001-339555; And various optical waveguides, optical branching devices, optical couplers, optical multiplexers and the like. In addition, the optical cables of the present invention are also applicable to the fields of lighting, energy transmission, lighting, lenses and sensors.
[실시예 1]Example 1
도 1의 제조 공정 (10) 에 따라서, 제 1 부재 (12) 및 11개층의 제 2 부재 (16) 로 구성되는 광학 섬유 (19) 가 제조되었다. 특히, 용융-압출 몰딩으로 형성된, 내직경 18.5mm 및 길이 27cm인 PVDF 관이 제 2 부재 (16) 용 용기로 제조되었다. PVDF 의 굴절률은 1.41이었다. 제 1 층 원료 (21a) 는 0.2㎛ 구멍을 가지는 PTFE 멤브레인-필터를 통해 PVDF 관의 중공부에 공급되었다. 제 1 층 (21) ~ 제 11 층용 원료 각각은 중합성 화합물로서 3FMd7 및 PFPMAd5 를 포함하였다. 각 층에서 그 둘의 양 (단위: ㎖) 은 아래 표 1에 나타내며, 여기서 3FMd7 는 "a"라 칭하고 PFPMAd5 는 "b"라 칭한다. 먼저, 3FMd7 및 PFPMAd5 를 함께 혼합한 다음, 여기에 중합 개시제로서의 MAIB (디메틸 2,2'-아조비스(이소부티레이트)) 및 사슬 이동제로서의 3-에틸 메르캅토프로피오네이트를 첨가하였다. 3FMd7 및 PFPMAd5 의 혼합물에 대한 MAIB의 비율은 0.1mol%이었고, 3-에틸 메르캅토프로피오네이트의 비율은 0.5mol%이었다. MAIB의 10 시간 반감기 온도는 66℃이었다.According to the
(㎖)a
(Ml)
(㎖)b
(Ml)
제 1 층 원료 (21a) 를 포함하는 PVDF 관을 용기 본체 (60a) 에 배치하고, 회전 중합 장치 (71) 에서 70℃ 온도로 2000rpm에서 3시간 동안 지면에 대해 평행한 그 긴 측으로 회전시킨다. 중합 용기 (60) 는 SUS로 형성되었다. 중합 용기 (60) 가까이에, 특히 더 중합 용기 (60) 로부터 1cm ~ 2cm 떨어져서, 독립형 (isolated type) 열전쌍을 설치하여, 회전 동안 중합 용기 (60) 의 온도를 측정하였다. 이 측정은 중합 반응에 의해 유도된 열의 피크 온도 (열 피크) 를 구하기 위해 이루어졌다. 열 피크는 중합 시작으로부터 약 1시간 20분 정도에서 67℃에 달한다. 이후, 제 1 층 (21) 이 PVDF 관 내에 형성되고, 형성된 폴리머의 전환율은 90%이었다.The PVDF tube containing the first layer
내부에 제 1 층 (21) 을 가진 PVDF 관이 중합 용기 (60) 로부터 제거되고, 제 2 층 원료 (22a) 가 관 중공부에 공급되었다. 제 1 층 (21) 과 동일한 중합 공정이 수행되었다. 실제로, 제 1 층 (21) 의 굴절률은 1.432이었다. 제 3 층 ~ 제 11 층은 이후 제 1 층 (21) 의 중합 반응과 동일한 조건 하에서 순서대로 형성되었다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 원료의 양은 층이 단면의 중심에 근접해짐에 따라 감소되었다.The PVDF tube having the
그 중공부에 제 2 부재 (16) 를 가진 PVDF 관이 24시간 동안 130℃에서 가열되고, 제 2 부재가 PVDF 관으로부터 제거되었다. 모든 층들 중에서, 제 11 층이 최고 유리 전이 온도를 가지고, 이는 85℃이었다. 제 2 부재 (16) 는 계속해서 대기압에 대해 0.09MPa 만큼 감소된 공기압 하에서 72시간 동안 80℃에서 가열되었다.The PVDF tube with the
원통형 제 1 부재 (12) 는 THV 수지, DyneonTHV500G (Sumitomo 3M Limited 제조) 로 형성되고, 제 2 부재 (16) 는 제 1 부재 (12) 내에 삽입되어 프리폼 (11) 을 구성하였다. 이후 프리폼 (11) 은 감소된 중공부 (27) 에서 공기압으로 연신되었다. 이 연신 공정 동안 어떠한 발포도 없으며, 연신 공정 이후 광학 섬유 (19) 내의 제 1 부재 (12) 및 제 2 부재 (16) 사이에 어떠한 버블도 발견되지 않았다. 이 광학 섬유 (19) 는 650nm 파장에서 120dB/km, 및 850nm 파장에서 100 dB/km 의 전송 손실을 보였다.The cylindrical
[실시예 2][Example 2]
실시예 2는 실시예 1과 비교하기 위해 제조되었다. 실시예 2의 제조 공정은 실시예 1의 제조 공정과 동일하지만, 다음의 조건 변화가 도입되었다. 먼저, 중합 단계에서의 온도를 각 층에 대해 40℃로 조절하였다. 그 결과, 단일층을 형성하는데 약 10시간이 걸렸고, 11개층 모두를 형성하는데 111 시간이 걸렸다. 즉, 실시예 1과 비교하여 생산성이 심하게 저하되었다. 두번째, 중합 단계에서의 온도를 각 층에 대해 95℃로 조절하였다. 형성된 광학 섬유는 파장 650nm에서 300dB/km, 및 파장 850nm에서 150dB/km의 전송 손실을 보였다. 전송 손실은 실시예 1의 광학 섬유 (19) 와 비교하여 단파장 영역에서 특히 현저하였다. 세번째로, 50℃의 가열 온도에서 가열 공정 (18) 을 수행하였다. 연신 단계 동안 제 1 부재 및 제 2 부재의 경계에서 기포가 생성되었고, 형성된 광학 섬유는 원하는 직경의 ±100㎛로 직경이 불균일한, 불균일한 원형 단면을 가졌다. 이 광학 섬유는 파장 650nm에서 800dB/km, 파장 850nm에서 780dB/km의 전송 손실을 보였다. 마지막으로, 90℃의 가열 온도에서 가열 공정 (18) 을 수행하였다. 프리폼이 너무 심각하게 변형되어 광학 섬유를 생산할 수 없었다.Example 2 was prepared for comparison with Example 1. The manufacturing process of Example 2 was the same as the manufacturing process of Example 1, but the following condition change was introduced. First, the temperature in the polymerization step was adjusted to 40 ° C. for each layer. As a result, it took about 10 hours to form a single layer and 111 hours to form all 11 layers. That is, compared with Example 1, productivity fell severely. Second, the temperature in the polymerization step was adjusted to 95 ° C. for each layer. The formed optical fiber showed a transmission loss of 300 dB / km at a wavelength of 650 nm and 150 dB / km at a wavelength of 850 nm. Transmission loss was particularly noticeable in the short wavelength region compared to the
본 발명은 바람직하게 광학 전송, 라이팅, 에너지 전송, 조명, 센서, 요철 렌즈 등에 적용된다. The present invention is preferably applied to optical transmission, lighting, energy transmission, lighting, sensors, uneven lenses and the like.
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