KR20000036108A - Graded index polymer optical fibers and process for manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
플라스틱 또는 중합체 광섬유는 과거 수 십년에 걸쳐 당해분야에서 생산되어 왔다. 그러나, 기존의 광섬유 제조방법으로는 특히 유리 광섬유에 비해, 전송 효율면에서 비교적 비효율적인 섬유가 제조된다.Plastic or polymer optical fibers have been produced in the art over the past decades. However, in the conventional optical fiber manufacturing method, a fiber which is relatively inefficient in terms of transmission efficiency is produced, in particular, compared to glass optical fiber.
예를 들면, 장거리 광통신의 경우 높은 투명성과 높은 대역폭으로 해서 단일 모드 유리 광섬유가 광범위하게 사용된다. 이와 달리, 단거리 통신의 경우, 최근에는 중합체 광섬유 개발에 상당한 관심이 쏠리고 있다. 단거리 통신(예를 들면, 근거리 통신망 시스템, 상호연결, 섬유의 가정으로의 종결 지역, 및 국내 수동적인 광 통신망 개념)의 경우, 두 광섬유의 수 많은 접합 및 연결이 필요하다. 단일 모드 섬유의 경우, 코어 직경은 대략 5 내지 10 마이크로미터( μm)여서, 두 섬유를 연결할 경우, 수 마이크로미터와 같은 경미한 양의 변위로도 상당한 커플링 손실이 일어난다. 중합체 광섬유는 이러한 문제점에 대한 유망한 가능한 해결책 중 하나인데, 그 이유는 시판 중합체 광섬유가 일반적으로 1 mm 정도의 대직경을 가지기 때문이다. 따라서, 단거리 통신 매체로서 사용되기 위해서는 낮은 전송 손실 및 높은 대역폭이 요구된다.For example, for long distance optical communication, single mode glass fiber is widely used due to its high transparency and high bandwidth. In contrast, in the case of short-range communication, a great deal of attention has recently been focused on the development of polymer optical fibers. For short range communications (e.g., local area network systems, interconnects, terminating areas of fiber homes, and domestic passive optical network concepts), numerous splices and connections of the two optical fibers are required. In the case of single mode fibers, the core diameter is approximately 5 to 10 micrometers (μm), so that when the two fibers are joined, even a slight amount of displacement, such as a few micrometers, causes significant coupling losses. Polymer optical fibers are one of the promising possible solutions to this problem, because commercially available polymeric optical fibers generally have large diameters on the order of 1 mm. Thus, low transmission loss and high bandwidth are required to be used as a short range communication medium.
대부분의 시판 중합체 광섬유는 그러나, 스텝-인덱스형이다. 따라서, 단거리 광통신의 경우에 조차도, 스텝-인덱스 중합체 광섬유는 가까운 장래에 고속 데이터링크 또는 근거리 통신망 시스템에 필요하게 될 수 백 메가헤르츠(MHz) 정도의 전 대역폭을 커버하지 못하게 될 것이며, 그 이유는 스텝-인덱스 중합체 광섬유의 대역폭이 단지 대략 5 MHz/km에 지나지 않기 때문이다.Most commercial polymer optical fibers, however, are step-indexed. Thus, even in the case of short-range optical communications, step-index polymeric optical fibers will not cover the full bandwidth of hundreds of megahertz (MHz) which may be needed for high-speed datalink or local area network systems in the near future, because This is because the bandwidth of the step-index polymer optical fiber is only about 5 MHz / km.
이와는 대조적으로, 그레이딩(graded)-인덱스 중합체 광섬유는 대직경을 유지하면서도 스텝-인덱스 중합체 광섬유보다 월등히 높은 대역폭을 가질 것으로 예상된다. Koike와 동료들에 의해 그레이딩-인덱스 중합체 광섬유에 대한 몇차례 보고가 이루어졌다(예를 들면, Ishigure, T., et al., "Graded-index polymer optical fiber for high-speed data communication" Applied Optics Vol. 33, No. 19, pg, 4261-4266(1994)). 그러나, 이시구레(Ishigure) 등에 의한 상기 문헌에 기술된 방법은 그레이딩 인덱스 섬유를 제조하는 겔 확산법으로서 번거롭고 비용이 많이 든다.In contrast, graded-index polymeric optical fibers are expected to have significantly higher bandwidths than step-index polymeric optical fibers while maintaining large diameters. Several reports have been made on graded-index polymer optical fibers by Koike and colleagues (eg, Ishigure, T., et al., "Graded-index polymer optical fiber for high-speed data communication" Applied Optics Vol 33, No. 19, pg, 4261-4266 (1994). However, the method described in the above document by Ishigure et al. Is cumbersome and expensive as a gel diffusion method for producing grading index fibers.
기존의 섬유 광학 중합체 제조법으로는 압출에 의하거나 고온 오븐에서 드로잉시킬 압출성 예비형성물를 생산함으로써 섬유를 생산하는 방법이 포함된다. 양 방법 모두, 중합공정은 대략 48 내지 72 시간 동안 지속되며, 그 후 중합체는 약 48 내지 72 시간 동안 탈기시켜 어떠한 단량체 잔류물이나 기타 용매도 없도록 확보한다. 전 과정은 4 내지 6 일 또는 그 이상 소요될 수 있으며, 따라서 대규모 생산을 방해하고 광 전송을 감소시키는 불순물 도입 가능성을 증가시킨다.Existing fiber optic polymer preparations include the production of fibers by extrusion or by producing an extrudable preform for drawing in a high temperature oven. In both processes, the polymerization process lasts for approximately 48 to 72 hours, after which the polymer is degassed for about 48 to 72 hours to ensure that there are no monomer residues or other solvents. The whole process can take 4 to 6 days or more, thus increasing the possibility of introducing impurities which hinder large-scale production and reduce light transmission.
따라서, 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유를 고속 생산하는 저렴하고 간단한 방법이 필요하다. 탈기 단계를 요하지 않는, 불순물이 적은 예비형성물 로드의 고속 생산법이 필요하다. 방법은 저손실 및 고 대역폭 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유를 생산하여야 하고 섬유의 그레이딩 굴절율 및 가용성 조절을 포함하여야 한다. 이러한 방법으로 생산된 섬유는 가요성이어야 한다. 또한, 방법은 중합체 광섬유를 압출하는 현 제조기술에 쉽게 적용되어야 한다.Thus, there is a need for an inexpensive and simple method of high speed production of grading index polymer optical fibers. There is a need for a high speed production method of low impurity preform rods that does not require a degassing step. The method should produce a low loss and high bandwidth grading index polymeric optical fiber and include controlling the grading refractive index and solubility of the fiber. The fibers produced in this way must be flexible. In addition, the method should be readily applied to current manufacturing techniques for extruding polymeric optical fibers.
본 발명은 개량된 중합체 광섬유 및 이의 제조방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유 및 이의 제조방법을 포함한다. 본 발명은 또한 흡인 전자기선 파장을 다른 파장으로 쉬프팅할 수 있는 광섬유 또는 중합체를 포함한다. 본 발명은 고투명 중합체 제조를 위한 라디칼의 화학적 소제방법 및 중합체 섬유를 방사선 경화시킬 수 있는 방법을 포함한다. 본 발명은 공지 단량체의 고속 중합 달성 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 마이크로파를 이용하여 중합체의 고속 캐스팅을 달성하고 탈기의 필요없이 생성되는 예비형성물 로드를 드로잉 할 수 있는 방법을 포함한다.The present invention relates to an improved polymer optical fiber and a method and apparatus for manufacturing the same. The present invention includes grading index polymeric optical fibers and methods for their preparation. The present invention also includes optical fibers or polymers that can shift the absorbed electromagnetic radiation wavelength to other wavelengths. The present invention includes a method for chemically cleaning radicals for the production of highly transparent polymers and a method capable of radiation curing the polymer fibers. The present invention includes methods for achieving high speed polymerization of known monomers. The invention also includes a method that can use microwaves to achieve high speed casting of the polymer and to draw the resulting preform rod without the need for degassing.
도 1은 회전하는 중합 용기의 파단도.1 is a rupture view of a rotating polymerization vessel.
도 2는 중합 용기의 단부도.2 is an end view of the polymerization vessel.
도 3은 반응물의 용기 중으로의 주입을 보여주는 회전 중합 용기의 일단의 3-3 라인을 따른 단면도.3 is a cross sectional view along line 3-3 of one end of a rotary polymerization vessel showing injection of reactants into the vessel.
도 4는 주입 및 배출 시스템을 도시하는 개략도.4 is a schematic diagram illustrating an injection and discharge system.
도 5는 증류 시스템의 개략도.5 is a schematic representation of a distillation system.
도 6은 변속 모터에 부착된 중합 용기의 단부도.6 is an end view of a polymerization vessel attached to a transmission motor.
"예비중합체 조성물"이란 용어에는 원하는 물리적 특징을 지닌 중합체 제조에 사용될 수 있는 단량체 및 올리고머가 포함된다. 본원에서 사용되는 "예비형성물 로드"란 용어는 본 발명에 따라 중합 용기에서 생산되는 중합체 로드를 의미한다. 본원에서 사용되는 "파장 쉬프팅 첨가제"란 용어는 중합체를 통해 투과된 전자기선의 파장을 변화시키는 능력을 중합체에 부가할 수 있는 임의 첨가제를 의미한다. 파장 쉬프팅 첨가제는 바람직하게는 중합 전에 예비중합체 혼합물에 첨가된다. 본원에서 사용되는 "환자"란 용어는 사람 또는 동물을 의미한다. 본원에서 사용되는 "건강관리 전문인"이란 용어는 환자에 건강 관리를 제공하는데 종사하는 개인을 의미하며 다음과 같으며 이에 국한되지는 않는다: 방사선 기사, 소화기 전문의, 핵의학 의사, 및 종양학자를 포함한 의사; 핵의학 간호사를 포함한 간호사; 방사선 전문가, 소화기 전문가, 신경학 전문가를 포함한 전문가; 수의사 및 이들의 보조인; 치과의, 치과 보조인; 및 언어 병리학자. 본원에서 사용되는 "연구 전문인"이란 용어는 과학자; 연구실 전문가; 학생; 및 포스트 닥터를 포함한(이에 국한되지는 않음), 방사선에 노출될 수 있는 연구에 종사하는 개인을 의미한다.The term “prepolymer composition” includes monomers and oligomers that can be used to prepare polymers having the desired physical properties. As used herein, the term “preform rod” means a polymer rod produced in a polymerization vessel according to the present invention. As used herein, the term "wavelength shifting additive" means any additive that can add to the polymer the ability to change the wavelength of the electromagnetic radiation transmitted through the polymer. Wavelength shifting additives are preferably added to the prepolymer mixture prior to polymerization. As used herein, the term “patient” refers to a person or animal. As used herein, the term "health care professional" means an individual engaged in providing health care to a patient, including but not limited to: a radiographer, a gastroenterologist, a nuclear medicine doctor, and an oncologist. doctor; Nurses, including nuclear medicine nurses; Specialists, including radiation specialists, digestive specialists, and neurologists; Veterinarians and their assistants; Dentist, dental assistant; And language pathologists. As used herein, the term "research specialist" refers to a scientist; Laboratory experts; student; And individuals engaged in research that may be exposed to radiation, including, but not limited to, post doctors.
"상대%"라는 용어는 다른 성분으로 나눈 한 성분의 양 x 100을 나타낸다. 따라서, 물질 X가 물질 Y의 2배 농도로 존재하면, X : Y의 상대%는 X : Y의 상대% = (X/Y) x 100로 표현하여 200%가 될 것이다.The term "relative percentage" refers to the amount of one component divided by another component x 100. Thus, if substance X is present at twice the concentration of substance Y, then the relative% of X: Y will be 200%, expressed as relative% of X: Y = (X / Y) × 100.
본 발명은 저렴하고 간편하게 생산되는 저손실 및 고 대역폭 그레이딩 인덱스 광섬유 케이블을 제공한다. 본 발명은 또한 신속한 그레이딩 인덱스 광섬유 케이블 제조방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 초 가요성인 섬유를 생산한다. 본 발명은 목적하는 가요성을 지닌 광섬유의 생산방법을 제공한다.The present invention provides a low loss and high bandwidth grading index fiber optic cable that is inexpensive and simple to produce. The present invention also provides a method for producing a fast grading index fiber optic cable. The method of the present invention produces a super flexible fiber. The present invention provides a method for producing an optical fiber having the desired flexibility.
본 발명은 표 1에 수록된 단량체를 포함한 각종 단량체(이에 국한되지 않음)로부터 그레이딩 인덱스 광섬유 케이블의 생산에 이용될 수 있다. 굴절율을 nD로 나타내었다.The present invention can be used in the production of grading index fiber optic cables from various monomers, including but not limited to the monomers listed in Table 1. The refractive index is represented by n D.
본 발명의 중합체 섬유 광 케이블용 클래딩으로 유용한 단량체로는 하기의 단량체가 있다.Useful monomers for the cladding for the polymer fiber optical cable of the present invention include the following monomers.
본 발명의 실행에 유용한 예비중합체 조성물에는 폴리카보네이트(예를 들면, 미국 뉴욕 쉐넥태디 소재의 제너럴 일렉트릭 컴파니에서 LEXANTM이라는 상표로 판매하고 있는 것들), 폴리에스테르, 폴리올레핀, 아크릴산 중합체(예를 들면, 사이로 인더스트리즈 Cyro Industries에서 ACRYLITETM이라는 상표로 판매하는 것들) 및 기타 열가소성 중합체와 같은 중합체가 포함된다. 적당한 아크릴산 중합체의 다른 예로는 폴리메틸 메타크릴레이트가 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 기타 중합체에는 할라이드-말단 오가노실록산(예를 들면, 염소-, 브롬-, 및 불소-말단 오가노실록산), 알콜 스플릿(즉, OH 측쇄 그룹)이 달린 알콕시 작용성 실록산, 하이드록시 말단 중합체 보레이트, 제거가 용이한 암모니아 그룹이 달린 2가 페놀, 및 디페놀 프로판 비스클로로포메이트가 포함되며, 이에 국한되지는 않는다.Prepolymer compositions useful in the practice of the present invention include polycarbonates (e.g., those sold under the trademark LEXAN ™ by General Electric Company, Schenectady, NY), polyesters, polyolefins, acrylic acid polymers (e.g., Polymers such as those sold under the trademark ACRYLITE ™ by Cyro Industries, Inc., and other thermoplastic polymers. Another example of a suitable acrylic acid polymer is polymethyl methacrylate. Other polymers that can be used in the present invention include halide-terminated organosiloxanes (eg, chlorine-, bromine-, and fluorine-terminated organosiloxanes), alkoxy functional siloxanes with alcohol splits (ie, OH side chain groups). , Hydroxy terminated polymer borate, dihydric phenols with easy removal of ammonia groups, and diphenol propane bischloroformates.
본 발명은 특화된 비-선형 그레이딩 인덱스 단면을 지닌 그레이딩 인덱스 중합체 광학 섬유의 생산에 특히 유용하다. 유용한 효과를 제공하기 위해 본 발명의 그레이딩 인덱스 중합체 광학 섬유에 첨가제를 혼입시킬 수 있다. 예를 들면, 파장 쉬프터는 섬유를 통해 투과된 전자기선의 파장의 쉬프팅을 위해 첨가될 수 있다. 적당한 중합체를 선택함으로써, 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유의 가요성이 특정 용도에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 있어서, 메틸메타크릴레이트 : 스티렌의 상대%는 중합체 섬유의 가요성 및 굴절율을 변화시키기 위해 10 내지 400%로 다양할 수 있다. 메틸메타크릴레이트 : 스티렌의 상대%가 약 50%일 때, 생성되는 섬유는 큰 가요성을 보인다.The present invention is particularly useful for the production of grading index polymer optical fibers with specialized non-linear grading index cross sections. Additives may be incorporated into the grading index polymeric optical fibers of the present invention to provide a useful effect. For example, a wavelength shifter can be added for shifting the wavelength of the electromagnetic beam transmitted through the fiber. By selecting the appropriate polymer, the flexibility of the grading index polymer optical fiber can be applied to a particular application. For example, in the present invention, the relative percentage of methyl methacrylate: styrene can vary from 10 to 400% to change the flexibility and refractive index of the polymer fibers. Methyl methacrylate: When the relative percentage of styrene is about 50%, the resulting fiber shows great flexibility.
본 발명은 또한 영상의 가시적 전송에 이용될 수 있는 단일 모드 광섬유에 유용하다. 이러한 섬유는 내시경 장치용으로 특히 유용하다. 본 발명에 따른 섬유를 사용함으로써, 광섬유는 전송된 영상의 명료도에 있어 감소가 적거나 전혀없이 고가의 유리 섬유를 대체할 수 있다.The invention is also useful for single mode optical fibers that can be used for the visual transmission of images. Such fibers are particularly useful for endoscopy devices. By using the fibers according to the invention, the optical fibers can replace expensive glass fibers with little or no reduction in the intelligibility of the transmitted image.
예를 들면, 공중합체의 첨가 공정은 첨가된 최종 중합체가 비스 페닐 A 폴리카보네이트 또는 굴절율이 1.58인 표 1에 수록된 기타 페놀이 되도록 조정된다. 생성되는 예비형성물 로드는 표면에서의 인덱스가 1.42인 그레이딩 인덱스 로드이며 이러한 인덱스는 예비형성물 로드의 중앙에서 1.58로 점진적으로 증가한다. 로드는 이어서, 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유를 제공하기 위해 통상의 압출기술을 이용하여 가열 드로잉시킬 수 있다. 본 발명에 따라, 예비형성물 로드의 외측면으로부터 굴절율이 변화하고, 따라서 중합체가 실린더에 첨가되는 방식에 따라 생성되는 광섬유는 선형, 비-선형, 또는 심지어는 계단형(stepped)일 수 있음에 주목하는 것이 중요하다. 단일 모드 광섬유를 생산하기 위하여, 중합체 또는 중합체 혼합물의 단일 농도가 예비형성물의 합성에 사용된다. 그레이딩 인덱스 광섬유를 생산하기 위해서는 둘 이상의 중합체가 사용된다.For example, the addition process of the copolymer is adjusted such that the final polymer added is bis phenyl A polycarbonate or other phenols listed in Table 1 with a refractive index of 1.58. The resulting preform rod is a grading index rod with an index of 1.42 on the surface and this index gradually increases to 1.58 at the center of the preform rod. The rod may then be heat drawn using conventional extrusion techniques to provide a grading index polymeric optical fiber. According to the invention, the refractive index changes from the outer surface of the preform rod, so that the resulting optical fiber can be linear, non-linear, or even stepped, depending on how the polymer is added to the cylinder. It is important to note. To produce single mode optical fibers, a single concentration of polymer or polymer mixture is used for the synthesis of the preform. Two or more polymers are used to produce grading index optical fibers.
일 양태로서, 본 발명은 실시예 1 내지 4에 기술된 가요성 광섬유의 고속 형성을 포함한다. 각종 단량체를 함께 혼합한 다음 가열한다. 메틸메타크릴레이트 : 스티렌의 비율을 조정함으로써, 섬유의 가요성을 조정할 수 있다. 또한, N,N-디메틸아닐린 및 테트라부틸 암모늄 플루오라이드 테트라하이드레이트(TAFT)를 메탄올 중에서 사용함으로써, 고분자량 중합체가 실시예 2에서와 같이 형성될 수 있다. 실시예 3에서와 같이 메틸메타크릴레이트 및 N,N-디메틸아닐린 중에서 TAFT를 사용하면 가요성이 증가된 섬유, 및 실시예 1의 공정에 의해 형성된 섬유보다 좀더 신속하게 형성되는 고분자량 중합체가 생성된다. N,N-디메틸아닐린 및 TAFT는 중합과정을 촉진하고 섬유내 생성 중합체의 분자량을 증가시키는 것으로 추정된다. 이들 실시예에서 언급된 화학약품 중 일부는 본 발명의 실행에 있어서 변동이 있을 수 있다. 예를 들면, 실시예 4의 경우, 본 발명의 방법의 실행시 머큐릭-2-클로라이드 대신 머큐레이트 클로라이드 및 머큐릭 옥사이드를 사용하는 것도 가능하다. 실시예 1 내지 4에 주어진 온도 조건도 본 발명의 실행시 변화시킬 수 있다.In one aspect, the present invention includes the high speed formation of the flexible optical fiber described in Examples 1-4. Various monomers are mixed together and then heated. By adjusting the ratio of methyl methacrylate: styrene, the flexibility of the fiber can be adjusted. In addition, by using N, N-dimethylaniline and tetrabutyl ammonium fluoride tetrahydrate (TAFT) in methanol, a high molecular weight polymer can be formed as in Example 2. The use of TAFT in methyl methacrylate and N, N-dimethylaniline as in Example 3 results in a fiber having increased flexibility, and a higher molecular weight polymer that is formed more quickly than the fiber formed by the process of Example 1 do. N, N-dimethylaniline and TAFT are believed to accelerate the polymerization process and increase the molecular weight of the resulting polymer in the fiber. Some of the chemicals mentioned in these examples may vary in the practice of the invention. For example, for Example 4, it is also possible to use mercurate chloride and mercuric oxide instead of mercuric-2-chloride in the practice of the process of the invention. The temperature conditions given in Examples 1-4 can also be varied in the practice of the present invention.
간단히 말해서, 본 발명의 일 양태는 클래딩 중합체의 튜브 내측면에 그레이딩 인덱스 중합체의 형성을 포함한다. 클래딩 중합체의 굴절율은 코어 중합체의 굴절율보다 충분히 낮다. 굴절율이 증가함에 따라, 최대 가능한 광 입사각이 증가한다. 클래딩 중합체용으로 필수적인 추가 특성은 높은 투투명도, 기계적 강도, 내열성 및 코어에 대한 부착성이다. 그레이딩 인덱스 섬유의 경우, 클래딩은 공중합체 자체일 수 있다.In short, one aspect of the present invention involves the formation of a grading index polymer on the inner surface of the tube of the cladding polymer. The refractive index of the cladding polymer is sufficiently lower than that of the core polymer. As the refractive index increases, the maximum possible light incident angle increases. Additional properties essential for cladding polymers are high transparency, mechanical strength, heat resistance and adhesion to the core. In the case of grading index fibers, the cladding may be the copolymer itself.
굴절율 구배는 둘 이상의 상이한 단량체 또는 올리고머를 사용하여 이들 단량체 또는 올리고머를, 예비형성된 로드가 형성됨에 따라 단량체 또는 올리고머의 농도비를 변화시키면서 반응시켜 형성된다. 이러한 방식으로, 클래딩의 내측면에서 예비형성된 로드의 중앙에 이르기까지 평활 구배가 형성된다. 이어서, 예비형성된 로드를 가열 드로잉하여 섬유를 형성시킬 수 있다. 본 발명에서, 메틸메타크릴레이트 : 스티렌의 상대%는 목적하는 굴절율에 따라 변화시킬 수 있다. 아울러, 실시예 5에 기술된 바와 같이, 첨가되는 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트 또는 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트의 양은 섬유의 굴절율의 목적하는 프로필에 따라 대략 1 중량% 내지 20 중량%로 다양할 수 있다. 또한, 실시예 5에 설명된 온도 증가속도를 변화시켜 섬유의 그레이딩 인덱스 특징에 영향을 미칠 수 있다.A refractive index gradient is formed by reacting these monomers or oligomers using two or more different monomers or oligomers, with varying concentration ratios of monomers or oligomers as the preformed rods are formed. In this way, a smoothing gradient is formed from the inner side of the cladding to the center of the preformed rod. The preformed rod can then be heat drawn to form the fibers. In the present invention, the relative percentage of methyl methacrylate: styrene can be changed according to the desired refractive index. In addition, as described in Example 5, the amount of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate or 2,2,2-trifluoroethyl acrylate added depends on the desired profile of the refractive index of the fiber. It can vary from about 1% to 20% by weight. In addition, the rate of temperature increase described in Example 5 can be varied to affect the grading index characteristics of the fiber.
단량체 및 요구되는 반응물 모두는 바람직하게는 예를 들면, 100 Å 크기 이상의 미립자를 제거할 수 있는 울트라필터를 사용하여 소제하여야 한다. 단량체는 두 연속공정으로 소제된다: 먼저, 단량체를 적당한 용매(예를 들면, 물)로 세척한 다음 무수 또는 비-수성 용매로 건조시킨다. 이어서, 단량체를 중합 챔버에 도입하기 전에 임의로 진공증류시킬 수 있다.Both the monomers and the required reactants should preferably be cleaned using, for example, an ultrafilter capable of removing particulates larger than 100 mm 3 in size. The monomer is cleaned in two successive processes: first, the monomer is washed with a suitable solvent (eg water) and then dried with anhydrous or non-aqueous solvent. The monomer can then be optionally vacuum distilled prior to introduction into the polymerization chamber.
도면에 있어서, 동 부호는 각 도면의 동 요소를 나타내며, 도 1에는 중합용기(10)를 에워싸는 가열재킷(12)이 달린 중합용기의 단면도가 도시되어 있다. 가열재킷(12)은 바람직하게는 전기가열되는, 여타 시판 가열재킷일 수 있다. 중합용기(10)는 바람직하게는 우측 단부 캡(25) 및 좌측 단부 캡(26)이 달린 스테인레스강 실린더(15)이다. 각각의 캡(25,26)은 각각 나삿니를 낸 헥스 놋(hex knot)(축 지지체)(20,21)이다. 축(27,28)은 각각 캡(25,26)에 삽입된다. 우측 단부 캡(25) 및 좌측 단부 캡(26) 각각은 베어링 및 슬립 링(30,31)을 구비한다. 우측 단부 캡(25) 및 좌측 단부 캡(26)은 단부 캡(25,26)에 대한 시일 스크루에 의해 스테인레스강 실린더(15)에 부착된다. 작동시, 외측 중합체 클래딩 및 중합체 성장 기질(18)이 중합체의 중합 전에 중합용기(10)에 삽입된다.In the drawings, the same reference numerals denote the same elements in each drawing, and in FIG. 1, there is shown a cross-sectional view of a polymerization vessel with a heating jacket 12 enclosing the polymerization vessel 10. The heating jacket 12 may be another commercial heating jacket, which is preferably electrically heated. The polymerization vessel 10 is preferably a stainless steel cylinder 15 with a right end cap 25 and a left end cap 26. Each cap 25, 26 is a hex knot (axial support) 20, 21 threaded respectively. The shafts 27 and 28 are inserted in the caps 25 and 26 respectively. The right end cap 25 and the left end cap 26 each have bearings and slip rings 30, 31. The right end cap 25 and the left end cap 26 are attached to the stainless steel cylinder 15 by seal screws for the end caps 25, 26. In operation, the outer polymer cladding and polymer growth substrate 18 are inserted into the polymerization vessel 10 prior to the polymerization of the polymer.
도 2는 슬립 링(30) 및 축 지지체(20)를 보여주는 중합용기(10)의 단부도이다. 또한, 단부 캡(35)에 대한 시일 스크루도 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 지지체(155) 상의 중합용기(10)는 나삿니를 낸 헥스 너트(20)와 슬립 링(30)간의 축(28) 및 변속 모터(150)에 벨트(145)를 부착시킴으로써 중합과정 동안 회전시킬 수 있다.2 is an end view of the polymerization vessel 10 showing the slip ring 30 and the shaft support 20. Also shown is a seal screw for the end cap 35. As shown in FIG. 6, the polymerization vessel 10 on the support 155 attaches the belt 145 to the shaft 28 and the transmission motor 150 between the threaded hex nut 20 and the slip ring 30. By attaching it can be rotated during the polymerization process.
도 3은 라인 3-3을 따른 중합용기(10)의 우측 단부 캡(25)의 파단도이다. 도 3은 또한 축(27)에 삽입된 우측 주입 시스템(55)을 도시하고 베어링 및 슬립 링(30), 축(27), 및 우측 단부 캡(25)을 도시한다. 또한, 함몰부(60)에 원통형 스페이서(50)의 일측상 주입 시스템(40,45)에 대한 밀봉 디스크가 있음이 도시되어 있다. 주입 및 배출 시스템(55)이 천정 디스크(40,45)를 통해 삽입된 니들(57) 및 예비중합체가 중합용기(10) 중으로 주입되는 원통형 스페이서(50)가 달린 축(27) 중으로 삽입된다.3 is a cutaway view of the right end cap 25 of the polymerization vessel 10 along line 3-3. 3 also shows a right injection system 55 inserted into the shaft 27 and shows a bearing and slip ring 30, a shaft 27, and a right end cap 25. It is also shown that the recess 60 has a sealing disc for the injection system 40, 45 on one side of the cylindrical spacer 50. The injection and discharge system 55 is inserted into the shaft 27 with the cylindrical spacer 50 into which the needle 57 and the prepolymer are introduced into the polymerization vessel 10 through the ceiling discs 40 and 45.
도 4는 우측 주입 및 배출 시스템(55)을 완전하게 도시한다. 주입 및 배출 시스템(55)은 밀봉 캡(87)이 달린 혼합용기(85)로 이루어진다. 도 4에 도시된 양태에서, 진공 밸브(67)에 대한 주입구가 달린 진공(65)에 대한 주입구가 존재한다. 제 1 주입 밸브(73)가 달린 제 1 주입 포트(70)가 존재한다. 제 2 주입 밸브(77)가 달린 제 2 주입 포트(75)가 또한 존재한다. 본 발명에 있어서, 얼마나 많은 수의 예비중합체 조성물이 중합체 용기(10) 중으로 도입되느냐에 따라 하나 이상의 주입 포트가 혼합용기(85)에 삽입될 수 있다. 혼합용기(85)는 또한 증류장치(80)로부터의 주입 포트 및 증류장치(83)로부터의 주입 포트 밸브를 구비한다. 사용시, 증류장치(80)는 사용될 수도 있고 사용되지 않을 수도 있다. 또한, 하나 이상의 증류장치(80)가 혼합용기(85)에 부착될 수 있다. 혼합용기(85)는 혼합용기 포트 밸브(105)를 통해 주입용기(95)로 오픈하는 혼합용기 포트(102)를 구비한다. 주입용기는 회전 중합(10)의 로딩 중 축(27) 또는 좌축(28)에 삽입되는 제 1 주입포트(100)로 오픈한다. 주입용기는 두 개의 배출 포트(90) 및 두 개의 배출 포트 밸브(93)를 구비한다. 이러한 배출 포트는 중합용기가 로딩됨에 따라 중합용기(10)로부터의 가스 제거에 사용된다.4 completely shows the right inlet and outlet system 55. The inlet and outlet system 55 consists of a mixing vessel 85 with a sealing cap 87. In the embodiment shown in FIG. 4, there is an inlet for vacuum 65 with an inlet for vacuum valve 67. There is a first injection port 70 with a first injection valve 73. There is also a second injection port 75 with a second injection valve 77. In the present invention, one or more injection ports may be inserted into the mixing vessel 85 depending on how many prepolymer compositions are introduced into the polymer vessel 10. Mixing vessel 85 also has an injection port from distillation apparatus 80 and an injection port valve from distillation apparatus 83. In use, distillation apparatus 80 may or may not be used. In addition, one or more distillation apparatus 80 may be attached to the mixing vessel 85. The mixing vessel 85 has a mixing vessel port 102 that opens to the injection vessel 95 through the mixing vessel port valve 105. The injection vessel opens to the first injection port 100 inserted into the shaft 27 or the left shaft 28 during the loading of the rotary polymerization 10. The injection vessel has two discharge ports 90 and two discharge port valves 93. This discharge port is used to remove gas from the polymerization vessel 10 as the polymerization vessel is loaded.
증류장치(107)가 도 5에 도시되어 있으며 히터(115)에 세팅되어 있는 증류 플라스크(120)를 포함한다. 증류 플라스크(120)는 증류 플라스크(120)의 상단에 삽입된 온도계(110)를 구비한다. 증류 플라스크(120)는 물이나 기타 냉각액으로 냉각시킬 수 있는 응축기(125)에 부착된다. 응축기(125)는 진공(130)에 대한 배출구를 구비하는 커넥터를 통해 수납 플라스크(135)에 연결된다. 수납 플라스크(135)는 혼합 용기(85)에 대한 포트(140)를 구비한다. 혼합 플라스크에 대한 포트(140)는 혼합용기(85)로의 재료 수송을 조절하기 위한 수납 플라스크 밸브(137)를 구비한다.The distillation apparatus 107 is shown in FIG. 5 and includes a distillation flask 120 set in the heater 115. The distillation flask 120 has a thermometer 110 inserted at the top of the distillation flask 120. Distillation flask 120 is attached to condenser 125 which can be cooled with water or other coolant. Condenser 125 is connected to receiving flask 135 via a connector having an outlet for vacuum 130. The receiving flask 135 has a port 140 for the mixing vessel 85. The port 140 for the mixing flask has a receiving flask valve 137 for controlling the transport of material to the mixing vessel 85.
예비형성물 로드의 제조시, 외측 중합체 클래딩 및 중합체 성장 기질(18)을 중합용기(10)에 넣고 단부 캡(25,26)을 중합용기에 부착시킨 다음 밀봉한다. 중합용기(10)를 히터(12)로 목적하는 온도로 가열시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 중합용기(10)는 모터(150)를 목적하는 속도로 켬으로써 회전된다.In preparing the preform rods, the outer polymer cladding and polymer growth substrate 18 are placed in the polymerization vessel 10 and the end caps 25, 26 are attached to the polymerization vessel and then sealed. The polymerization vessel 10 is heated to a desired temperature with a heater 12. As shown in FIG. 6, the polymerization vessel 10 is rotated by turning on the motor 150 at a desired speed.
이어서, 각종 예비중합체 화합물을 주입 포트(70,75,80)를 통해 혼합용기(85)에 도입함으로써 예비중합체 화합물을 혼합용기(85)에서 혼합시킨다. 일단, 예비중합체 화합물이 혼합용기(85)로 수송되면, 이들은 주입 시스템(55)을 통해 중합용기(10) 중으로 직접 주입시킬 수 있다. 중합용기(10)를 이어서 목적온도로 가열하고 예비중합체 혼합물을 주입 및 배출 시스템(55)을 통해 목적하는 속도로 중합용기(10)에 주입시킨다. 중합용기(10)의 타단에서, 포스겐과 같은 개시제가 주입에 의해 첨가된다. 이러한 과정은 중합체가 형성되어 중합용기(10)를 채울 때까지 계속된다. 예비중합체 화합물의 혼합물을 다양한 속도로 첨가할 수 있고, 따라서 중합체가 중합용기(10)에 형성됨에 따라 최종 중합체내 예비중합체 성분의 비율을 변화시킬 수 있음에 주목하여야 한다. 이러한 방식으로, 그레이딩 인덱스 예비형성물 중합체가 용이하게 생산될 수 있고 예비중합체 화합물의 비율을 임의 방식으로 변화시켜 클래딩에서 예비형성된 중합체의 중앙에 이르기까지 목적하는 인덱스 변화를 지닌 예비형성된 중합체를 형성시킬 수 있다.Subsequently, the prepolymer compound is mixed in the mixing container 85 by introducing various prepolymer compounds into the mixing container 85 through the injection ports 70, 75, and 80. Once the prepolymer compound is transported into the mixing vessel 85, they can be injected directly into the polymerization vessel 10 via the injection system 55. The polymerization vessel 10 is then heated to the desired temperature and the prepolymer mixture is injected into the polymerization vessel 10 at the desired rate via the injection and discharge system 55. At the other end of the polymerization vessel 10, an initiator such as phosgene is added by injection. This process continues until the polymer is formed to fill the polymerization vessel 10. It should be noted that a mixture of prepolymer compounds can be added at various rates, thus changing the proportion of prepolymer components in the final polymer as the polymer is formed in the polymerization vessel 10. In this way, the grading index preform polymer can be easily produced and the proportion of the prepolymer compound can be varied in any way to form a preformed polymer with the desired index change from cladding to the center of the preformed polymer. Can be.
예비형성된 로드가 형성된 후, 로드를 중합용기(10)로부터 제거하며 당해분야에 익히 공지되어 있는 수단으로 압출하여 중합체 섬유를 형성시킬 수 있다.After the preformed rod is formed, the rod can be removed from the polymerization vessel 10 and extruded by means well known in the art to form the polymer fibers.
본 발명의 일 양태에서, 각종 예비중합체 화합물을 주입 포트를 통해 혼합용기에 도입함으로써 예비중합체 화합물을 혼합용기에서 혼합시킨다. 일단, 예비중합체 화합물이 혼합용기로 수송되면, 이들은 주입 시스템을 통해 중합용기 중으로 직접 주입시킬 수 있다. 중합용기를 이어서 목적온도로 가열하고 예비중합체 혼합물을 주입 및 배출 시스템을 통해 목적하는 속도로 중합용기에 주입시킨다. 다른 주입구, 바람직하게는 중합용기의 타단에서, 포스겐과 같은 개시제가 주입에 의해 첨가된다. 이러한 과정은 중합체가 형성되어 중합용기를 채울 때까지 계속된다. 예비중합체 화합물의 혼합물을 다양한 속도로 첨가할 수 있고, 따라서 중합체가 중합용기에 형성됨에 따라 최종 중합체내 예비중합체 성분의 비율을 변화시킬 수 있음에 주목하여야 한다. 이러한 방식으로, 그레이딩 인덱스 예비형성물 중합체가 용이하게 생산될 수 있고 예비중합체 화합물의 비율을 임의 방식으로 변화시켜 클래딩에서 예비형성된 중합체의 중앙에 이르기까지 목적하는 인덱스 변화를 지닌 예비형성된 중합체를 형성시킬 수 있다.In one aspect of the invention, the prepolymer compound is mixed in the mixing vessel by introducing various prepolymer compounds into the mixing vessel through the injection port. Once the prepolymer compounds are transported to the mixing vessel, they can be injected directly into the polymerization vessel via an injection system. The polymerization vessel is then heated to the desired temperature and the prepolymer mixture is introduced into the polymerization vessel at the desired rate via an injection and discharge system. At the other inlet, preferably at the other end of the polymerization vessel, an initiator such as phosgene is added by injection. This process continues until the polymer is formed to fill the polymerization vessel. It should be noted that a mixture of prepolymer compounds can be added at various rates, thus changing the proportion of prepolymer components in the final polymer as the polymer is formed in the polymerization vessel. In this way, the grading index preform polymer can be easily produced and the proportion of the prepolymer compound can be varied in any way to form a preformed polymer with the desired index change from cladding to the center of the preformed polymer. Can be.
예비형성된 로드가 형성된 후, 로드를 중합용기로부터 제거시키고 당해분야에 익히 공지되어 있는 수단으로 압출하여 중합체 섬유를 형성시킬 수 있다.After the preformed rods have been formed, the rods can be removed from the polymerization vessel and extruded by means well known in the art to form polymer fibers.
본 발명의 다른 양태로서, 예비형성 그레이딩 인덱스 중합체는 단일 단계로 고속 생산될 수 있다. 각종 단량체를 함께 혼합한 다음 가열한다. 중합과정 동안, 온도 증가나 감소 속도를 조정함으로써, 예비형성물 로드의 굴절율 프로필을 어떠한 목적 프로필로도 조정할 수 있다. 실시예 5에 상세하게 기술된 양태로서, 스티렌 및 메틸메타크릴레이트를 혼합한다. 메틸메타크릴레이트 : 스티렌의 상대%는 대략 10 내지 500%, 목적하는 상대%는 대략 40 내지 400%, 가장 바람직한 비는 대략 80 내지 400%일 수 있다.As another aspect of the invention, the preform grading index polymer can be produced at high speed in a single step. Various monomers are mixed together and then heated. During the polymerization process, by adjusting the rate of temperature increase or decrease, the refractive index profile of the preform rod can be adjusted to any desired profile. As an embodiment described in detail in Example 5, styrene and methyl methacrylate are mixed. Methyl methacrylate: the relative percentage of styrene can be about 10 to 500%, the desired relative percentage is about 40 to 400%, the most preferred ratio is about 80 to 400%.
디벤조일 퍼옥사이드와 같은 중합 촉진제가 이어서 첨가된다. 굴절율 프로필이 초기 혼합물내 단량체의 비율에 의해 결정될 수 있음이 주목된다. 이어서, 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트(1 내지 20 중량%) 또는 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트(1 내지 20 중량%)가 첨가되고 다른 시약과 혼합된다. 이어서, 혼합물을 질소하 약 50℃에서 수 시간 동안 넣어둔다. 이어서, 온도를 원하는 중합체의 % 및 원하는 굴절율 프로필에 따라 점진적으로 증가시킨다. 바람직하게는, 온도증가 속도는 대략 100℃가 달성될 때까지 30분 당 10℃이다. 이어서, 온도를 약 1 시간 동안 약 130℃로 증가시키고 절차를 마무리 한다. 급속한 온도 증가는 예비형성물 로드의 표면 부근에서 굴절율 변화가 최대가 되게 한다. 느리게 온도를 증가시키면 더욱 직선적인 굴절율 변화를 일으키게 된다. 기타 온도 프로필을 목적하는 굴절율 프로필에 따라 본 발명의 실행에 사용할 수 있다. 이러한 양태는 비교적 단기간에 단일 반응으로 그레이딩 인덱스 중합체 섬유를 생산하는 장점이 있다. 반응 혼합물의 어떠한 기계적 조작도 요구되지 않는다.A polymerization promoter such as dibenzoyl peroxide is then added. It is noted that the refractive index profile can be determined by the proportion of monomers in the initial mixture. Then 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (1-20 wt%) or 2,2,2-trifluoroethyl acrylate (1-20 wt%) is added and mixed with other reagents . The mixture is then left under nitrogen at about 50 ° C. for several hours. The temperature is then gradually increased depending on the% of desired polymer and the desired refractive index profile. Preferably, the rate of temperature increase is 10 ° C. per 30 minutes until approximately 100 ° C. is achieved. The temperature is then increased to about 130 ° C. for about 1 hour and the procedure is finished. Rapid temperature increase results in maximum refractive index change near the surface of the preform rod. Increasing the temperature slowly will result in more linear refractive index changes. Other temperature profiles may be used in the practice of the present invention depending on the desired refractive index profile. This embodiment has the advantage of producing grading index polymer fibers in a single reaction in a relatively short period of time. No mechanical manipulation of the reaction mixture is required.
본 발명의 다른 양태에서, 예비중합체 조성물과 개시제의 혼합물이 대략 1 내지 60분간 마이크로파에 노출되면, 요구되는 개시제 또는 중합 촉진제의 양을 낮출 수 있고 생성 중합체의 투명도가 대폭 증가되며 그레이딩 인덱스 프로필이 더욱 정밀하게 조절될 수 있음이 밝혀졌다. 실제로는, 단량체 혼합물을 마이크로파에 노출시킨 후, 생성되는 부분 중합체 겔을 마이크로파를 사용하여 완전히 경화시키거나, 더욱 바람직하게는 열을 이용하여 경화시킬 수 있다. 비-중합 용액을 마이크로파에 노출시키는 바람직한 방법은 용액을 단시간, 예를 들면, 30초간 마이크로파에 노출시킨 다음, 용액을 빙욕에서 냉각시키는 것이다. 노출/냉각 절차는 겔이 형성될 때까지 반복될 수 있다. 전자오븐의 전력은 바람직하게는 대략 700 와트이다. 마이크로파의 파워 및 단량체 혼합물을 마이크로파에 노출시키는 노출시간의 길이는 예비형성물 로드의 목적하는 최종 프로필에 의해 지시된다.In another aspect of the invention, exposure of the mixture of prepolymer composition and initiator to microwaves for approximately 1 to 60 minutes can lower the amount of initiator or polymerization promoter required, significantly increase the transparency of the resulting polymer and further increase the grading index profile. It has been found that it can be precisely adjusted. In practice, after exposing the monomer mixture to microwaves, the resulting partial polymer gel can be completely cured using microwaves, or more preferably heat. A preferred method of exposing the non-polymerized solution to microwaves is to expose the solution to microwaves for a short time, for example 30 seconds, and then to cool the solution in an ice bath. The exposure / cooling procedure can be repeated until the gel is formed. The power of the electronic oven is preferably approximately 700 watts. The power of the microwave and the length of exposure time for exposing the monomer mixture to the microwave is dictated by the desired final profile of the preform rod.
본 발명의 일 양태로서, 고 분자량 형태의 메틸메타크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 고 분자량 예비중합체 조성물이 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드를 포함한 예비형성물 로드의 제조에 사용될 수 있다. 일부의 경우에, 이러한 예비중합체 조성물의 분자량은 20,000, 50,000, 75,000, 1,000,000 또는 그 이상일 수 있다. 예비형성물 로드의 형성에 마이크로파를 사용하는 방법이 실시예 17, 18, 19, 20, 및 21에 예시되어 있다. 예비중합체 조성물의 비율은 목적하는 특징 달성을 위해 다양할 수 있다. 예를 들면, 메틸메타크릴레이트 : 폴리메틸메타크릴레이트의 비율은 90 내지 10 중량%일 수 있다. 2,2 ′-아조비스이소부티로니트릴, 퍼옥사이드, 벤질 퍼옥사이드, 3급 부틸 퍼옥사이드 및 디벤조일 퍼옥사이드와 같은 개시제가 본 발명의 방법에 사용될 수 있다.In one aspect of the present invention, high molecular weight prepolymer compositions such as methyl methacrylate and polymethyl methacrylate in high molecular weight form may be used to prepare preform rods including grading index preform rods. In some cases, the molecular weight of such prepolymer compositions can be 20,000, 50,000, 75,000, 1,000,000 or more. Methods of using microwaves to form preform rods are illustrated in Examples 17, 18, 19, 20, and 21. The proportion of the prepolymer composition can vary to achieve the desired characteristics. For example, the ratio of methyl methacrylate: polymethylmethacrylate may be 90 to 10% by weight. Initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, peroxides, benzyl peroxides, tertiary butyl peroxides and dibenzoyl peroxides can be used in the process of the invention.
겔은 다양한 온도조건 및 지속기간을 이용하여 경화시킬 수 있다. 일 양태로서, 겔의 경화 단계는 오븐내 대략 70 내지 90℃의 온도에서 약 24 시간 동안 경화한 다음 오븐내 약 100℃의 온도에서 적어도 12 시간 동안 경화시키는 단계를 포함한다. 다른 양태로서, 겔의 경화 단계는 오븐내 대략 55℃의 온도에서 약 24 시간 동안 경화시킨 다음 오븐내 약 80℃의 온도에서 약 36 시간 동안 경화시키는 단계를 포함한다. 또 다른 양태로서, 겔의 경화 단계는 오븐내 대략 70 내지 80℃의 온도에서 약 12 내지 24 시간 동안 경화시킨 다음 오븐내 약 90 내지 110℃의 온도에서 대략 12 시간 동안 경화시키는 단계를 포함한다. 다른 양태로서, 겔의 경화 단계는 오븐내 대략 70 내지 80℃에서 약 12 내지 24 시간 동안 경화시키거나, 챔버내 약 90 내지 110℃의 온도에서 대략 12 시간 동안 경화시키는 단계를 포함한다.Gels can be cured using a variety of temperature conditions and durations. In one aspect, the curing step of the gel includes curing for about 24 hours at a temperature of approximately 70-90 ° C. in an oven and then for at least 12 hours at a temperature of about 100 ° C. in an oven. In another embodiment, the curing step of the gel includes curing for about 24 hours at a temperature of approximately 55 ° C. in an oven and then for about 36 hours at a temperature of about 80 ° C. in an oven. In another embodiment, the curing step of the gel includes curing for about 12 to 24 hours at a temperature of about 70 to 80 ° C. in an oven and then for about 12 hours at a temperature of about 90 to 110 ° C. in an oven. In another embodiment, the curing step of the gel includes curing for about 12 to 24 hours at about 70 to 80 ° C. in an oven, or curing for about 12 hours at a temperature of about 90 to 110 ° C. in a chamber.
본 발명의 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유는 근거리 통신망(LAN), 데이터링크, 및 멀티노우드(multinoded) 버스 통신망과 같은 단거리 통신용으로 특히 적합한 데, 그 이유는 이들의 용이한 프로세싱 및 대직경이 고 효율의 섬유 커플링 및 비임 삽입을 가능하게 하기 때문이다. 본 발명의 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유는 다중 모드 스텝 인덱스 중합체 광섬유의 대역폭(2 내지 5 MHz/km)보다 훨씬 더 높은 대역폭(>500 MHz/km)을 갖는다.The grading index polymer optical fibers of the present invention are particularly suitable for short-range communications such as local area networks (LAN), datalinks, and multinoded bus networks because of their easy processing and large diameter and high efficiency. This is because it enables fiber coupling and beam insertion. The grading index polymer optical fiber of the present invention has a much higher bandwidth (> 500 MHz / km) than the bandwidth (2-5 MHz / km) of multimode step index polymer optical fiber.
본 발명은 또한 디부틸-1-프탈레이트와 같은 유리 라디칼 스캐빈저를 대략 0.5 용적%의 농도로 첨가함으로써 중합체 광섬유의 투명도를 증가시키는 방법을 포함한다. 예비형성물 로드의 생산공정에서 중합체에 첨가될 수 있는 기타 유리 라디칼 스캐빈저로는 프로판올, 사이클로헥산 및 부틸니트릴이 포함되며 이에 국한되지는 않는다. 최종 섬유의 투명도 증가에 사용될 수 있는 기타 제제에는 실록산 올리고머 및 상이한 루이스 산과 같은 각종 저온 유리 전이 소형 분자가 포함되며 이에 국한되지는 않는다. 최종 섬유의 투명도 증가에 사용될 수 있는 제제는 단독으로 또는 병용하여 사용될 수 있음을 숙지하여야 한다. 바람직하게는, 투명도제의 농도는 대략 0.01 내지 2 중량%이어야 하고, 더욱 바람직한 농도는 대략 0.1 내지 1%, 가장 바람직한 농도는 대략 0.5 중량%이다.The present invention also includes a method of increasing the transparency of a polymer optical fiber by adding a free radical scavenger such as dibutyl-1-phthalate at a concentration of approximately 0.5 volume percent. Other free radical scavengers that may be added to the polymer in the production of preform rods include, but are not limited to, propanol, cyclohexane, and butylnitrile. Other formulations that may be used to increase the transparency of the final fiber include, but are not limited to, various low temperature glass transition small molecules such as siloxane oligomers and different Lewis acids. It should be appreciated that the formulations that can be used to increase the transparency of the final fiber can be used alone or in combination. Preferably, the concentration of the transparency agent should be about 0.01 to 2% by weight, more preferably about 0.1 to 1%, and most preferably about 0.5% by weight.
본 발명은 또한, 첨가제를 함유하는 중합체를 통하여 전자기선이 통과함에 따라 전자기선의 파장을 쉬프팅할 수 있는 첨가제가 포함된다. 첨가제는 어떠한 중합체 또는 중합체 섬유에도 사용될 수 있다. 첨가제는 이들이 전자기선 파장에서 매우 큰 쉬프트를 일으킬 수 있다는 점에서 독특하다. 예를 들면, 특정의 첨가제는 흡입 전자기선의 파장을 자외선 범위에서 가시광선 범위로 쉬프팅 할 수 있다. 다른 첨가제는 적외선 전자기선을 가시광선으로 쉬프팅 할 수 있다. 또 다른 첨가제는 X선 전자기선을 가시광선으로 쉬프팅 할 수 있다. 본 발명의 첨가제는 약 200nm 파장 범위 이상의 전자기선을 쉬프팅 할 수 있다. 예를 들면, 실시예 6에 기술된 첨가제는 250nm 파장에서의 자외선 전자기선의 파장을 대략 420nm 파장에서 녹색광으로 관찰되는 가시광선으로 쉬프팅 할 수 있다.The present invention also includes additives capable of shifting the wavelength of the electromagnetic radiation as it passes through the polymer containing the additive. The additive can be used for any polymer or polymer fiber. Additives are unique in that they can cause very large shifts in the electromagnetic wave wavelength. For example, certain additives may shift the wavelength of the intake electromagnetic radiation from the ultraviolet range to the visible range. Another additive may shift the infrared electromagnetic beam into visible light. Another additive can shift X-ray electromagnetic radiation into visible light. The additives of the present invention can shift electromagnetic radiation over a wavelength range of about 200 nm. For example, the additive described in Example 6 can shift the wavelength of ultraviolet electromagnetic radiation at a wavelength of 250 nm to visible light observed as green light at a wavelength of approximately 420 nm.
본 발명은 조성물 및 전자기선의 파장을 자외선에서 청록색 및 청색 가시광선으로 쉬프팅 할 수 있는 첨가제인 이러한 조성물의 제조방법을 포함한다. 이러한 조성물은 실시예 15와 16에 설명되어 있고 퀴놀린, 퀴닌, 및 퀴닌 모노하이드로클로라이드 디하이드레이트 기본 조성물이 포함된다. 이들은 본 발명의 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드를 포함한 예비형성물 로드, 및 본 발명의 방법에 따라 제조된 중합체 필름, 시이트, 섬유 및 기타 물체에 첨가될 수 있다.The present invention includes compositions and methods for the preparation of such compositions which are additives capable of shifting the wavelength of electromagnetic radiation from ultraviolet to cyan and blue visible light. Such compositions are described in Examples 15 and 16 and include quinoline, quinine, and quinine monohydrochloride dihydrate base compositions. These may be added to preform rods, including the grading index preform rods of the present invention, and polymer films, sheets, fibers, and other objects made in accordance with the methods of the present invention.
하기 이론에 구애받기를 원치는 않지만, 파장 쉬프트는 분자내 양성자 쉬프트에 기인하는 것으로 추측된다. 첨가제는 일반적으로, 전자기선에 노출될 때 양성자를 공여하거나 수용할 수 있는 방향족 잔기를 포함하는 가교제와 "사다리" 모양을 한 중합체이다. 양성자의 쉬프트는 전자기선의 파장에 있어서 쉬프트를 일으키는 것으로 추측된다.Although not wishing to be bound by the theory below, it is assumed that the wavelength shift is due to intramolecular proton shifts. Additives are generally "ladder" shaped polymers with crosslinkers comprising aromatic moieties capable of donating or accepting protons when exposed to electromagnetic radiation. The proton shift is supposed to cause a shift in the wavelength of the electromagnetic beam.
본 발명은 각종 조영 과정을 수반하는 다각적인 용도용 필름에 적용될 수 있으며, 이들 모두 본 발명의 범위내에 있는 것으로 고려된다. 통상적인 방사선 촬영 절차는 물체의 방사능 밀도에 따라 백색, 흑색 및 회색의 각종 암영으로 이루어진 영상을 생성하기 위해 물체를 통해 X선을 통과시키는 과정을 수반한다. 이러한 영상은 일반적으로 필름상에 포착되고 이어서 현상하여 각종 화학약품을 이용하여 필름 프로세싱 기계에 고정시킨다. 본 발명은 전자기선에 매우 민감하며 방사선 사진의 생성에 보통 요구되는 전자기선의 실질적으로 상당히 적은 입사선(대략 25%)으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 코팅되고 X선에 노출된 필름은 영상을 포착하여 이를 컴퓨터와 같은 중간 수단을 통해 컬러로 전환시킬 필요없이 컬러 영상을 생성한다. 본 발명을 이용하여, 예를 들면, 건강관리 전문인은 사지를 X선에 노출시킨 뒤 손상된 사지의 컬러 영상을 손쉽게 입수할 수 있다. 이러한 컬러 영상은 방사선 사진 생성에 일반적으로 요구되는 입사선의 약 25%만을 사용하여 수득할 수 있으므로, 환자 및 건강관리 전문인에 대한 직접적인 및 반사된 방사선 노출을 현저히 감소시킨다. 감소된 방사선 수준은 또한 요구되는 납 차폐물의 양을 감소시켜, 차폐 스크린 및 의복의 중량을 경감시키고, 무거운 납 에이프런을 착용할 필요성에 기인한 로우 백 스트레인(low back strain)과 같은 관련된 직업적 상해를 감소시킨다. 더욱이, 이러한 컬러 영상은 X선 노출 후 바로 볼 수 있으므로, 필름 프로세싱에 있어서 시간지연을 감소시키고, 방사선 촬영 인쇄 현상 장치 및 전원부의 구입에 수반된 비용을 절감하며, 방사선 사진 현상가 간련된 유독성 화학약품 처리비가 절감된다.The present invention can be applied to films for various uses involving various imaging processes, all of which are considered to be within the scope of the present invention. Conventional radiographic procedures involve passing X-rays through an object to produce an image of various shades of white, black and gray, depending on the radiation density of the object. Such images are generally captured on a film and then developed and fixed to a film processing machine using various chemicals. The present invention is very sensitive to electromagnetic radiation and can be used with substantially significantly less incident radiation (approximately 25%) of the electromagnetic radiation which is usually required for the generation of radiographs. Films coated and exposed to X-rays according to the present invention produce a color image without the need to capture the image and convert it to color via intermediate means such as a computer. Using the present invention, for example, a healthcare professional can easily obtain color images of damaged limbs after exposing the limbs to X-rays. Such color images can be obtained using only about 25% of the line of incidence typically required for radiographic generation, thereby significantly reducing direct and reflected radiation exposure to patients and healthcare professionals. Reduced radiation levels also reduce the amount of lead shielding required, thereby reducing the weight of shielding screens and clothing, and associated occupational injuries such as low back strain due to the need to wear heavy lead aprons. Decrease. Moreover, these color images can be viewed immediately after X-ray exposure, reducing time lag in film processing, reducing the costs associated with the purchase of radiographic printing developing devices and power supplies, and inducing toxic chemicals with advanced radiographic phenomena. Processing cost is reduced.
본 발명의 코팅 필름은 또한 형광사진술 절차의 조영화에도 유용하다. 마노플루오로그래피(mannofluorography)와 같은 다양한 형광사진술 절차는 환자를 X선에 지속적으로 노출하는 것을 수반하며, 환자의 차등적인 방사능 밀도의 흑백 영상을 생성한다. 이러한 영상은 종종 테이프에 저장되어 연속 영상으로 보여진다. 이러한 절차에서, 바륨과 같은 래디오콘트래스트 물질이 피검자내에서 이동함에 따라 관찰된다. 예를 들면, 둥근 바륨 덩어리를 삼킨 후, 건강관리 전문인은 구강에서 구강인두, 식도 및 위로의 바륨 이동 행로를 주시할 수 있다. 본 발명의 사용으로 상당히 적은 입사 방사선이 요구되기 때문에 환자와 건강 관리인 양자의 방사선 노출을 현저히 감소시키면서 환자의 온 라인 컬러 영상이 제공된다. 본 발명은 상부 및 하부 위장 계열, 동맥촬영상, 공기주입 촬영 X선 사진, 정맥내 신우상, 임파관 조영 X선 촬영법, 담낭관 조영법, 척수 X선상, 및 기타 절차를 포함한(이에 국한되지 않음) 각종 유사 방사선학적 절차에 유용하다. 본 발명은 또한, 의약 형태의 방사선 제조 및 사용, 또는 요법상의 이유로 인한 방사선의 집중 적용이 일반적인 핵의학 및 방사선 종양학 분야에 유용하다.The coating film of the present invention is also useful for the preparation of fluorescence procedures. Various fluorescence procedures, such as mannofluorography, involve continuous exposure of the patient to X-rays and produce black and white images of differential radiation density of the patient. Such images are often stored on tape and viewed as continuous images. In this procedure, radiocontrast materials such as barium are observed as they move within the subject. For example, after swallowing a round barium mass, a healthcare professional may watch the barium migration path in the oral pharynx, esophagus and stomach in the oral cavity. Since the use of the present invention requires significantly less incident radiation, an online color image of the patient is provided while significantly reducing the radiation exposure of both the patient and the caregiver. The present invention includes, but is not limited to, upper and lower gastrointestinal series, arterial imaging, inflation X-rays, intravenous pyelograms, lymphangiography X-rays, gallbladder angiography, spinal cord X-rays, and other procedures. It is useful for various similar radiological procedures. The invention is also useful in the field of nuclear medicine and radiation oncology, where the manufacture and use of medicinal forms of radiation, or the intensive application of radiation for therapeutic reasons, is common.
기타 조영 절차에 본 발명의 사용 또한 본 발명의 범위내에 있는 것으로 고려된다. 이러한 조영 절차는 자기 공명 조영술(MRI), 컴퓨터 보조 단층촬영술(CRT 또는 CAT), 양전자 방출 단층촬영술(PET), 및 이들의 개량기술을 포함한(이에 국한되지는 않음), 특정 형태의 전자기선이 환자에 적용되는 여타 절차를 포함한다.The use of the present invention in other imaging procedures is also contemplated as being within the scope of the present invention. These imaging procedures include, but are not limited to, certain types of electromagnetic radiation, including but not limited to magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CRT or CAT), positron emission tomography (PET), and their improvements. Include other procedures that apply to the patient.
환자 및 기타 살아있는 동물 및 식물 외에, 방사선 노출을 받는 기타 물체가 무생명체일 수도 있다. 이럴 때, 공항에서의 안전 검사는 화물, 코트, 가방 등의 방사선 촬영 분석을 포함한다. 파장 쉬프터를 혼입하는 본 발명의 필름의 사용은 요구되는 입사 방사선 수준을 현 수준의 대략 25%로 감소시켜, 의심이 가는 물품의 확인을 용이하게 할 수 있는 온 라인 컬러 영상을 제공하면서, 감소된 방사능 독성을 제공하고 차폐 비용을 감소시킨다.In addition to patients and other living animals and plants, other objects subject to radiation exposure may be non-living. In this case, safety inspections at the airport include radiographic analysis of cargo, coats, bags, and the like. The use of the film of the present invention incorporating a wavelength shifter reduces the required incident radiation level to approximately 25% of the current level, while providing an online color image that can facilitate identification of suspicious articles. Provides radiotoxicity and reduces shielding costs.
본 발명은 방사선 감시장비의 개량에 적용될 수 있다. 예를 들면, 방사선 뱃지는 다수의 개인, 특히 연구 전문인, 건강관리 전문인 및 핵 시설에 종사하거나 방사선 사용을 수반하는 산업에 종사하는 개인에 의해 착용된다. 이러한 뱃지는 개인의 방사선 노출 정도의 사후 평가를 제공하기 위하여 현상되어야 한다. 필름 뱃지에 혼입된 본 발명의 파장 쉬프팅 첨가제의 사용은 화학 현상제 또는 고착제와 같은 통상의 수단을 사용하는 뱃지 현상의 필요없이 방사선 노출 범위의 즉각적인 가시적 색채 표시를 제공한다. 이러한 역량은 방사성요오드화와 같은 비교적 고준위 방사선을 수반하는 절차, 또는 방사능 치료 제형의 제조 동안 특히 유용하다. 본 발명의 필름을 혼입하는 필름 뱃지는 손가락, 벨트 및 접은 옷깃에서와 같은 방사선 감시에 요망되는 여타 위치에 착용될 수 있다.The present invention can be applied to the improvement of radiation monitoring equipment. For example, radiation badges are worn by a large number of individuals, particularly those in research, healthcare professionals, and nuclear facilities, or in industries involving radiation use. These badges should be developed to provide an ex post evaluation of the degree of radiation exposure of the individual. The use of the wavelength shifting additive of the present invention incorporated into film badges provides an immediate visible color representation of the radiation exposure range without the need for badge development using conventional means such as chemical developers or fixatives. This capability is particularly useful during procedures involving relatively high level radiation, such as radioiodination, or in the manufacture of radiotherapy formulations. Film badges incorporating the films of the present invention may be worn in other locations as desired for radiation monitoring, such as in fingers, belts and lapels.
본 발명의 필름은 우주 비행사 및 고준위 방사선에 노출되는 항공학, 항공 우주 산업 및 핵 산업 종사자용 의복에 혼입시킬 수 있다. 본 발명의 필름은 더 높은 고도의 대기내 고준위 방사선에 노출되는 비행기의 조종석 및 바람막이 유리에 혼입시킬 수 있다. 본 발명의 이러한 필름은 뱃지 중으로 또는 비행 중에 중가된 수준의 방사선에 노출되는 조종사, 비행기 엔지니어, 스튜어드 및 스튜어디스와 같이 항공산업 종사자의 의류에 혼입시킬 수 있다. 건설, 수송, 농업, 조선, 석유, 및 레크레이션과 같은 산업에서 고준위 태양 방사선에 노출된 사람들을 포함한(이에 국한되지는 않음) 기타 산업 종사자도 본 발명으로부터 혜택을 입는다.The films of the present invention can be incorporated into garments for aviation, aerospace, and nuclear industry workers exposed to astronauts and high level radiation. The films of the present invention can be incorporated into cockpits and windshields of airplanes that are exposed to higher levels of high level radiation in the atmosphere. Such films of the present invention may be incorporated into the garments of aviation workers, such as pilots, airplane engineers, stewards and stewardess, who are exposed to elevated levels of radiation in badges or in flight. Other industry workers, including but not limited to those exposed to high-level solar radiation in industries such as construction, transportation, agriculture, shipbuilding, petroleum, and recreation, also benefit from the present invention.
본 발명의 필름은 개개인이 태양 방사선에의 노출을 정확히 모니터 할 수 있도록 바이저, 캡, 선글라스, 수영복, 운동복, 우산, 담요, 수건 및 의자를 포함한(이에 국한되지는 않음) 레크레이션 의류 및 장비에 혼입시킬 수 있으며, 따라서 화상 및 근년에 와서 현격히 증가하고 장래에 더욱 증가할 것으로 예측되는 다양한 형태의 피부암, 특히 흑색종의 발생을 감소시킨다.The film of the present invention is incorporated into recreational clothing and equipment including, but not limited to, visors, caps, sunglasses, swimwear, sportswear, umbrellas, blankets, towels, and chairs so that individuals can accurately monitor exposure to solar radiation. And thus reduce the incidence of burns and various forms of skin cancer, especially melanoma, which are expected to increase significantly in recent years and to increase further in the future.
본 발명을 적용할 수 있는 방사선 검출장비의 다른 아이템은 방사능 누출이 발생하였는지 여부를 측정하기 위해 수행된 방사선 감시 와이프 시험에 사용하기 위한 면봉, 필터 페이퍼, 타월릿 또는 와이프에 부착된 작은 필름 조각을 포함한다. 본 발명은 방사능성이 되거나 방사선을 투과하는 필름이 부착된 페이퍼가 즉시 변색되기 때문에 감마 카운터내 필터 페이퍼의 통상적인 조각의 방사능을 측정할 필요성을 일소한다. 본 발명은 감마 카운터에서의 와이프 시험의 불필요한 카운팅시 시간과 비용을 절감하여, 분석용 감마 카운터의 이용성을 증가시키며, 즉각적인 결과를 제공한다. 본 발명의 필름은 또한, 방사능 누출이 절차 중에 즉시 가시화될 수 있도록 실험실 벤치-톱 페이퍼의 시이트에 혼입시킬 수 있어, 정확한 절차가 개시될 수 있도록 개인에게 위험을 경고한다. 본 발명은 연구 전문인 및 건강관리 전문인에 특히 유용하다.Another item of radiation detection equipment to which the present invention can be applied is a small piece of film attached to a swab, filter paper, towellet, or wipe for use in radiation monitoring wipe tests performed to determine whether a radiation leak has occurred. Include. The present invention obviates the need to measure the radioactivity of conventional pieces of filter paper in a gamma counter since the paper with the film becoming radioactive or transmitting radiation is immediately discolored. The present invention saves time and cost in unnecessary counting of wipe tests in a gamma counter, increasing the usability of the analytical gamma counter and providing immediate results. The films of the present invention can also be incorporated into sheets of laboratory bench-top paper so that radioactive leaks can be immediately visualized during the procedure, warning the individual of the risk so that the correct procedure can be initiated. The present invention is particularly useful for research professionals and healthcare professionals.
본 발명의 필름은 또한 분리과학에 사용될 수 있다. 필름은 단백질, 핵단백질, 및 핵산을 포함한(이에 국한되지 않음) 분자의 분리에 사용된 겔상의 방사능 표지 밴드의 컬러 인쇄를 제공할 수 있어, 각종 방사능 표지 분자의 위치를 표시하고 통상의 사진 필름의 병치 및 이의 현상 필요성이 제거된다. 필름은 크로마토그래피 칼럼을 통한 방사능 표지 물질의 통과를 모니터하는 데 사용될 수 있다. 이러한 필름은 또한 자외선과 같은 전자기선에 의해 활성화되고 자외선 형태로 전자기선을 방출하는 에티듐 브로마이드 또는 기타 마커를 함유하고, 겔상의 밴드의 컬러 인쇄물을 제공할 수 있다. 본 발명의 감수성 필름은 자외선 노출시 밴드를 가시화하는 데 요구되는 에티듐 브로마이드와 같은 유독성 염료의 현저히 낮은 양의 사용을 허용한다.Films of the invention can also be used in separation science. The film can provide color printing of the radiolabeled band on the gel used for the separation of molecules including, but not limited to, proteins, nucleoproteins, and nucleic acids, indicating the location of various radiolabeled molecules and displaying conventional photographic films. The juxtaposition of and the need for its development are eliminated. The film can be used to monitor the passage of radiolabelled material through the chromatography column. Such films also contain ethidium bromide or other markers that are activated by electromagnetic radiation, such as ultraviolet light, and emit electromagnetic radiation in the form of ultraviolet light, and can provide color prints of bands on a gel. The susceptible film of the present invention allows the use of significantly lower amounts of toxic dyes, such as ethidium bromide, required to visualize the band upon ultraviolet exposure.
본 발명은 또한, 감마 카운터, 신틸레이션 카운터, 및 스펙트로포토미터와 같이 방사선 배출을 측정하는 검출 시스템에 혼입시킬 수 있다.The invention can also be incorporated into detection systems that measure radiation emissions, such as gamma counters, scintillation counters, and spectrophotometers.
본 발명의 필름은 또한, 별, 핵 시설, 핵 저장 시설, 핵 실험 장소로부터, 선적통 및 방사성 핵종용 용기로부터 방출된 방사선과 같은 방사선계 현상의 조영화를 수반하는 용도에 사용될 수 있다. 예를 들면, 방사성 핵종의 선적에 사용된 통으로의 본 발명 필름의 혼입은 통이 오염되었을 경우 통을 열고 농축용량의 방사능에 노출될 위험에 처하기 전에 동위원소 사용자에게 경고를 가할 수 있다. 이러한 적용은 시간 소모적인 방사능 감시 "와이프 시험"의 필요성을 제거한다.The films of the present invention may also be used in applications involving the preparation of radiological phenomena such as radiation emitted from stars, nuclear facilities, nuclear storage facilities, nuclear test sites, from shipping bins and radionuclide containers. For example, the incorporation of the film of the present invention into a bin used for the shipment of radionuclides may warn isotope users before the bin is contaminated and open to the risk of exposure to enriched dose of radiation. This application eliminates the need for time consuming radiation monitoring "wipe test".
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명은 가요성이고 신속 저렴하고 생산하기 간편한 저손실 및 고 대역폭 광섬유 케이블을 제공한다. 본 발명은 또한, 가요성이 높은 그레이딩 인덱스 광섬유 케이블의 제조에 사용될 수 있는 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드의 생산방법도 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 섬유를 현 방법보다 더욱 신속하고 경제적으로 생산하는 방법도 제공한다.The present invention provides a low loss and high bandwidth fiber optic cable that is flexible, fast and inexpensive and easy to produce. The present invention also includes a method of producing a grading index preform rod that can be used in the manufacture of highly flexible grading index fiber optic cables. The present invention also provides a method for producing such fibers faster and more economically than current methods.
그레이딩 인덱스 광섬유 케이블의 경우, 본 발명의 방법은 균질 클래딩 중합체의 실린더로 개시하는 것을 포함한다. 클래딩의 실린더는 가열되고 자신의 종축을 따라 회전할 수 있는 반응 챔버 중으로 삽입된다. 예를 들면, 클래딩은 예비형성된 실리콘 올리고머, 즉, 굴절율이 1.42인 α,ω,디클로로프로필디메틸실록산일 수 있다. 이와 달리, 마이크로파를 특정 예비중합체 조성물과 사용하여 예비형성물 로드를 제조할 수 있다.In the case of grading index fiber optic cables, the method of the present invention involves starting with a cylinder of homogeneous cladding polymer. The cylinder of the cladding is inserted into the reaction chamber which can be heated and rotate along its longitudinal axis. For example, the cladding may be a preformed silicone oligomer, ie, α, ω, dichloropropyldimethylsiloxane having a refractive index of 1.42. Alternatively, microwaves can be used with certain prepolymer compositions to prepare preform rods.
이어서, 예를 들면, 상기 클래딩과 과량의 비스페닐 A 폴리카보네이트의 단량체 혼합물을 비스페닐 A 피리딘 메틸렌 클로라이드 용액과, 챔버가 가열되고 회전됨에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 클래딩 내부에 첨가한다. 예비형성물 로드가 형성됨에 따라 포스겐 가스를 또한 연속적으로 챔버에 가한다. 클래딩 내면에 공중합체가 중합됨에 따라 비스페닐 A : 디메틸실록산의 비율을 변화시켜 굴절율이 점진적으로 변하는 공중합체를 제공할 수 있다. 클래딩 내면에 공중합체가 빌드업됨에 따라, 예비형성물 로드로 충진될 때까지 폴리디메틸실록산의 양은 감소하고 비스페닐 A 폴리카보네이트의 양은 증가한다. 이어서, 예비형성물 로드를 반응 챔버에서 제거하고 통상의 압출장치에 사용하여 광섬유를 제조할 수 있다.Then, for example, the monomer mixture of the cladding and excess bisphenyl A polycarbonate is added to the interior of the cladding continuously or stepwise with the bisphenyl A pyridine methylene chloride solution and the chamber is heated and rotated. As the preform rod is formed, phosgene gas is also continuously added to the chamber. As the copolymer is polymerized on the inner surface of the cladding, the ratio of bisphenyl A: dimethylsiloxane can be changed to provide a copolymer in which the refractive index is gradually changed. As the copolymer builds up inside the cladding, the amount of polydimethylsiloxane decreases and the amount of bisphenyl A polycarbonate increases until filled with the preform rod. The preform rod can then be removed from the reaction chamber and used in a conventional extrusion apparatus to produce the optical fiber.
본 발명의 실행에 사용될 수 있는 다른 단량체 혼합물은 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 및 저 표면 에너지 중합체와 중합되는 단량체, 예를 들면, 플루오르화 단량체 또는 실록산이다. 하기 이론에 구애박기를 원치는 않지만, 중합 중에, 저 표면 에너지 중합체는 외측으로 이동하고, 예비형성물 로드의 굴절율 프로필이 온도 조건에 의해 조절되는 것으로 추측된다.Other monomer mixtures that may be used in the practice of the present invention are styrene, methylmethacrylate, and monomers that polymerize with low surface energy polymers such as fluorinated monomers or siloxanes. While the following theory is not desired, it is assumed that during polymerization, the low surface energy polymer moves outward and the refractive index profile of the preform rod is controlled by temperature conditions.
본 발명은 또한 디부틸-1-프탈레이트와 같은 라디칼 스캐빈저를 대략 0.5 용적%로 첨가함으로써 중합체 광섬유의 투명도를 증가시키는 방법을 포함한다. 예비형성물 로드의 생산공정에서 중합체에 첨가될 수 있는 기타 유리 라디칼 스캐빈저로는 프로판올, 사이클로헥산 및 부틸니트릴이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 중합체 광섬유의 투명도 증가에 사용될 수 있는 기타 제제로는 실록산 올리고머 및 상이한 루이스 산과 같은 각종 저온 유리 전이 소형 분자가 포함되며 이에 국한되지는 않는다.The invention also includes a method of increasing the transparency of a polymer optical fiber by adding a radical scavenger, such as dibutyl-1-phthalate, at approximately 0.5 volume percent. Other free radical scavengers that may be added to the polymer in the production of preform rods include, but are not limited to, propanol, cyclohexane, and butylnitrile. Other agents that can be used to increase the transparency of polymeric optical fibers include, but are not limited to, various low temperature glass transition small molecules such as siloxane oligomers and different Lewis acids.
생성되는 섬유는 함께 다발로 손쉽게 묶을 수 있고 이러한 다발을 용기안에 넣고 다발에 진공을 가하여 융합시킬 수 있다. 온도를 클래딩의 유리 전이점으로 상승시킨다. 이어서, 다발을 냉각시킨다. 공정을 바람직하게는 수 회, 바람직하게는 4 내지 5 회 반복하며, 이에 따라 균일한 섬유 다발이 생성된다.The resulting fibers can easily be bundled together into bundles which can be placed in a container and fused by applying a vacuum to the bundles. The temperature is raised to the glass transition point of the cladding. The bundle is then cooled. The process is preferably repeated several times, preferably four to five times, resulting in a uniform fiber bundle.
최종적으로, 본 발명은 흡입 및 방출 전자기선 간에 매우 큰 파장 쉬프팅을 할 수 있는 기존의 광섬유 및 본 발명의 광섬유에 첨가될 수 있는 첨가제를 포함한다. 이러한 첨가제의 일부는 자외선에서 청록색 및 청색 가시광선으로의 쉬프트를 포함한 파장 쉬프트를 일으킨다. 이러한 첨가제는 본 발명의 방법에 따라 제조된 예비형성물 로드, 필름 또는 기타 형상의 광섬유에 첨가될 수 있다.Finally, the present invention includes existing optical fibers capable of very large wavelength shifting between intake and emission electromagnetic radiation and additives that can be added to the optical fibers of the present invention. Some of these additives cause wavelength shifts, including shifts from ultraviolet to cyan and blue visible light. Such additives may be added to preform rods, films or other shaped optical fibers made according to the method of the present invention.
따라서, 본 발명의 목적은 그레이딩 인덱스 중합체 섬유 광 케이블을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a grading index polymer fiber optical cable.
본 발명의 다른 목적은 저손실 및 고 대역폭 그레이딩 인덱스 중합체 섬유 광 케이블을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a low loss and high bandwidth grading index polymer fiber optical cable.
본 발명의 또 다른 목적은 가요성의 그레이딩 인덱스 중합체 섬유 광 케이블의 고속 제조법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a high speed manufacturing method of flexible grading index polymer fiber optical cable.
본 발명의 추가 목적은 그레이딩 인덱스 중합체 섬유 광 케이블의 융합 다발의 제조방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a method for producing fused bundles of grading index polymer fiber optical cables.
본 발명의 다른 목적은 한층 더 많은 시간을 요하는 기존의 방법에 비해 고속 생산될 수 있는 예비형성물 로드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a preform rod that can be produced at high speed compared to conventional methods which require even more time.
본 발명의 다른 목적은 기존의 방법에서 요구되는 진공 적용 또는 탈기 단계 없이 생산될 수 있고, 이에 따라 즉시 섬유로 뽑아지는 예비형성물 로드의 생산을 촉진하는 예비형성물 로드 및 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention can be produced without the vacuum application or degassing step required in conventional methods, thus preforming rods and grading index preform rods which facilitate the production of preform rods which are immediately drawn into fibers. To provide.
본 발명의 다른 목적은 마이크로파를 이용하여 예비형성물 로드 및 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a preform rod and a grading index preform rod using microwaves.
본 발명의 다른 목적은 필름, 겔 또는 섬유 광 케이블로서 사용하기 적당한, 흡입 및 방출 전자기선 간에 파장의 큰 쉬프트를 일으킬 수 있는 광 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a photopolymer that can cause a large shift in wavelength between intake and emission electromagnetic radiation, suitable for use as a film, gel or fiber optical cable.
본 발명의 다른 목적은 상이한 형태와 형상으로 제조될 수 있고, 방사선 감시장비, 방사선 검출기, 및 작업복 및 레크레이션복에 혼입시킬 수 있는 파장 쉬프터를 함유하는 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polymer which can be produced in different forms and shapes, and which contains a wavelength shifter that can be incorporated into radiation monitoring equipment, radiation detectors, and workwear and recreational clothing.
본 발명의 다른 목적은 X선, 자외선, 또는 적외선을 가시광선으로서 보는데 사용될 수 있는 파장 쉬프터를 함유하는 중합체 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 가시광선에서 X선, 자외선, 또는 적외선으로의 쉬프팅을 포함한다.Another object of the present invention is to provide a polymer composition containing a wavelength shifter that can be used to view X-rays, ultraviolet rays, or infrared rays as visible light. The present invention also encompasses shifting from visible light to X-rays, ultraviolet light, or infrared light.
본 발명의 다른 목적은 X선,자외선, 및 적외선을 가시광선으로서 보는데 사용되는 파장 쉬프터를 함유하는 중합체 조성물 및 물체를 가시화하는 데 현재 요구되는 입사광선의 감소된 수준에서 실시간으로 불가시광선을 미리 가시화하여, 환자와 건강관리 전문인의 방사선 노출을 감소시키는 능력을 제공한다.Another object of the present invention is to pre-visible invisible light in real time at reduced levels of incident light currently required to visualize objects and polymer compositions containing wavelength shifters used to view X-rays, ultraviolet rays, and infrared rays as visible light. Thereby providing the ability to reduce radiation exposure of patients and healthcare professionals.
본 발명의 광 중합체 섬유의 다른 특징은 이들이 높은 해상력으로 영상을 확대하는 능력을 제공한다는 점이다.Another feature of the photopolymer fibers of the present invention is that they provide the ability to magnify images with high resolution.
본 발명의 다른 목적은 내시경 장치에 사용하기 적당한 중합체 섬유 광 케이블을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polymer fiber optical cable suitable for use in endoscopy devices.
본 발명의 다른 목적은 매우 가요성인 광섬유를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a very flexible optical fiber.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적, 특징 및 장점은 기술된 양태의 하기 상세한 설명을 고찰한 후에야 자명해진다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent only after a review of the following detailed description of the described embodiments.
본 발명은 하기 실시예로 더욱 상세히 설명되지만, 본 발명의 범위는 어떠한 식으로도 이에 제한되지 않는다. 이와 대조적으로, 본 발명의 취지 및/또는 첨부 특허 청구의 범위로부터 일탈함이 없이 당업자에게는 본원의 상세한 설명을 숙지한 후 다양한 기타 양태, 변형, 및 이의 등가물이 가능함이 명백해진다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 화학약품은 Aldrich Chemical Company(미국 와이오밍 밀워키 소재)로부터 입수한다.The invention is illustrated in more detail by the following examples, although the scope of the invention is not limited thereto in any way. In contrast, it will be apparent to those skilled in the art that various other aspects, modifications, and equivalents thereof are possible after reading the detailed description herein without departing from the spirit of the present invention and / or the appended claims. Unless otherwise noted, all chemicals are obtained from Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WY.
실시예 1Example 1
중합체 광섬유의 제조방법Manufacturing method of polymer optical fiber
약 50 g의 스티렌(100% 증류)을 약 50 g의 메틸메타크릴레이트(100% 증류)에 가한다. 이어서, 하기의 시약을 스티렌 : 메틸메타크릴레이트 혼합물에 임의 순서로 가한다:About 50 g of styrene (100% distillation) is added to about 50 g of methylmethacrylate (100% distillation). The following reagents are then added to the styrene: methyl methacrylate mixture in any order:
디벤조일 퍼옥사이드(1 내지 2 중량%); 도데실머캅탄(100% 증류 원액 1 중량%); 및 부틸 티오펜(100% 증류 원액 0.5 중량%). 혼합물을 다음의 순서로 가열한다: 먼저 100℃로 약 3 시간, 이어서 120℃로 약 3 시간; 150℃로 약 2 시간 및 최종적으로 85℃로 약 12 시간. 본 실시예 및 후속 실시예에서, 혼합물을 질소 대기하 진공 오븐에서 진공 적용없이 가열한다.Dibenzoyl peroxide (1-2 wt%); Dodecyl mercaptan (1% by weight of 100% distilled stock solution); And butyl thiophene (0.5% by weight 100% distilled stock solution). The mixture is heated in the following order: first at 100 ° C. for about 3 hours, then at 120 ° C. for about 3 hours; About 2 hours at 150 ° C and finally about 12 hours at 85 ° C. In this and subsequent examples, the mixture is heated in a vacuum oven under a nitrogen atmosphere without applying vacuum.
실시예 2Example 2
중합체 광섬유의 제조방법Manufacturing method of polymer optical fiber
약 50g의 스티렌(100% 증류)을 50g의 메틸메타크릴레이트(100% 증류)에 가한다. 이어서, 다음의 시약을 임의 순서로 스티렌 : 메틸메타크릴레이트 혼합물에 가한다:About 50 g of styrene (100% distillation) is added to 50 g of methyl methacrylate (100% distillation). The following reagents are then added to the styrene: methylmethacrylate mixture in any order:
디벤조일 퍼옥사이드(1 내지 2 중량%); 도데실머캅탄(100% 증류 원액 1 중량%); 및 부틸 티오펜(100% 증류 원액 0.5 중량%).Dibenzoyl peroxide (1-2 wt%); Dodecyl mercaptan (1% by weight of 100% distilled stock solution); And butyl thiophene (0.5% by weight 100% distilled stock solution).
이어서, N,N-디메틸아닐린(증류 원액 1 중량%) 및 메탄올 중 10 중량%인 1.0 중량% 테트라부틸 암모늄 플루오라이드 테트라하이드레이트(TAFT)를 가한다. N,N-디메틸아닐린 및 TAFT는 중합을 촉진시키고 섬유내 생성되는 중합체의 분자량을 증가시킨다.Then, N, N-dimethylaniline (1 wt% distilled stock) and 1.0 wt% tetrabutyl ammonium fluoride tetrahydrate (TAFT), 10 wt% in methanol, are added. N, N-dimethylaniline and TAFT catalyze the polymerization and increase the molecular weight of the polymer produced in the fiber.
혼합물을 다음과 같은 방법으로 가열한다: 먼저 100℃로 약 3 시간, 이어서 120℃로 약 3 시간; 150℃로 약 2 시간 및 최종적으로 85℃로 약 12 시간. 중합은 약 10 시간 뒤에 일어나고 생성되는 중합체의 분자량은 실시예 1에서보다 더 높다.The mixture is heated in the following manner: first at 100 ° C. for about 3 hours, then at 120 ° C. for about 3 hours; About 2 hours at 150 ° C and finally about 12 hours at 85 ° C. The polymerization takes place after about 10 hours and the resulting polymer has a higher molecular weight than in Example 1.
실시예 3Example 3
가요성 중합체 광섬유의 고속 제조방법High speed manufacturing method of flexible polymer optical fiber
25 g의 스티렌 및 75 g의 메틸메타크릴레이트에 첨가되는 1.0 중량% TAFT가 10 중량% 메틸메타크릴레이트 중에 있는 것을 제외하고는 실시예 2에서와 동일한 절차가 사용된다. N,N-디메틸아닐린(증류 원액 1 중량%)을 가한다. 가열조건은 실시예 2에서와 동일하다.The same procedure as in Example 2 is used except that 1.0 wt% TAFT added to 25 g styrene and 75 g methyl methacrylate is in 10 wt% methylmethacrylate. N, N-dimethylaniline (1 wt% distilled stock) was added. Heating conditions are the same as in Example 2.
생성되는 섬유는 증가된 가요성을 보이고, 고분자량 중합체를 함유하며 실시예 1의 방법에 의해 형성된 섬유보다 더욱 신속하게 형성된다.The resulting fibers show increased flexibility and contain higher molecular weight polymers and are formed more quickly than the fibers formed by the method of Example 1.
실시예 4Example 4
가요성 중합체 광섬유의 고속 제조방법High speed manufacturing method of flexible polymer optical fiber
N,N-디메틸아닐린이 사용되지 않는 것을 제외하고는 동일 재료가 사용된다. 메탄올 용액(10 중량%)내 머큐릭-2-클로라이드(0.5 내지 1.0 중량%)를 가하고 혼합물을 100℃에서 30 분간 가열한다. 이어서, 혼합물을 냉각시킨다. 20 분 후에 절차를 실온에서 정지할 수 있다. 이 시기에, 재료는 점성을 띠는 반-중합체 형태이고 이를 연속 드로잉하여 중합시킬 수 있다. 비록 임의의 압출장치를 이용하여 재료를 반응용기 밖으로 밀어낼 수 있지만, 질소 가스 압력을 이용하여 점성 재료를 용기 밖으로 원하는 형상으로 밀어낼 수 있다. 생성되는 섬유는 변색이 없고, 가요성이며 섬유로 매우 용이하게 드로잉된다. 본 실시예에 기술된 공정은 빠른 중합속도와 고 분자량 중합체 제조능을 제공한다.The same material is used except that N, N-dimethylaniline is not used. Mercury-2-chloride (0.5 to 1.0 wt%) in methanol solution (10 wt%) is added and the mixture is heated at 100 ° C. for 30 min. Then the mixture is cooled. After 20 minutes the procedure can be stopped at room temperature. At this time, the material is in the form of a viscous semi-polymer and can be polymerized by drawing it continuously. Although any extruder can be used to push the material out of the reaction vessel, the nitrogen gas pressure can be used to push the viscous material out of the vessel into the desired shape. The resulting fibers are free of discoloration, are flexible and very easily drawn into the fibers. The process described in this example provides fast polymerization rates and high molecular weight polymer manufacturability.
본 실시예에 기술된 방법에서는 머큐릭-2-클로라이드 대신 메큐레이트 클로라이드 및 머큐릭 옥사이드를 사용하는 것도 가능하다.It is also possible to use mercurate chloride and mercuric oxide in place of mercuric-2-chloride in the process described in this example.
실시예 5Example 5
그레이딩 인덱스 섬유Grading index fiber
약 50 g의 스티렌(100% 증류)을 50 g의 메틸메타크릴레이트(100% 증류)에 가한다. 이어서, 다음과 같은 시약을 임의 순서로 스티렌 : 메틸메타크릴레이트 혼합물에 가한다:About 50 g of styrene (100% distillation) is added to 50 g of methylmethacrylate (100% distillation). The following reagents are then added to the styrene: methylmethacrylate mixture in any order:
디벤조일 퍼옥사이드(10 중량%); 도데실머캅탄(100% 증류 원액 1 중량%); 및 부틸 티오펜(100% 증류 원액 0.5 중량%). 첨가되는 스티렌의 양은 목적하는 굴절율에 따라 다양해진다. 이어서, 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트(1 내지 20 중량%) 또는 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트(1 내지 20 중량%)를 가하고 기타 시약과 혼합한다. 이어서, 혼합물을 질소 대기하 50℃에서 2 시간 동안 진공 오븐에 넣는다. 진공 오븐에는 진공을 가하지 않는다. 첨가되는 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트 또는 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트의 중량%는 섬유의 목적하는 굴절율 프로필에 따라 다양할 수 있다(1 내지 20 중량%). 본 실시예에서, 10 중량% 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트가 사용된다. 이어서, 온도를 원하는 중합체의 % 및 원하는 굴절율 프로필에 따라 점진적으로 증가시킨다. 온도 증가 속도는 100℃에 이를 때가지 30분 당 대략 10℃이다. 온도 증가 속도는 섬유의 그레이딩 인덱스 특징에 영향을 주도록 변화시킬 수 있다. 이어서, 온도를 130℃로 1 시간 동안 증가시키고 절차를 종료한다.Dibenzoyl peroxide (10% by weight); Dodecyl mercaptan (1% by weight of 100% distilled stock solution); And butyl thiophene (0.5% by weight 100% distilled stock solution). The amount of styrene added varies depending on the desired refractive index. Then, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate (1-20 wt%) or 2,2,2-trifluoroethyl acrylate (1-20 wt%) is added and mixed with other reagents. The mixture is then placed in a vacuum oven at 50 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere. No vacuum is applied to the vacuum oven. The weight percent of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate or 2,2,2-trifluoroethyl acrylate added may vary depending on the desired refractive profile of the fiber (1-20 wt% ). In this example, 10% by weight 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate is used. The temperature is then gradually increased depending on the% of desired polymer and the desired refractive index profile. The rate of temperature increase is approximately 10 ° C. per 30 minutes until it reaches 100 ° C. The rate of temperature increase can be varied to affect the grading index characteristics of the fiber. The temperature is then increased to 130 ° C. for 1 hour and the procedure ends.
실시예 6Example 6
250 nm에서 420 nm로의 파장 쉬프트용 파장 쉬프팅 조성물Wavelength shifting composition for wavelength shift from 250 nm to 420 nm
파장 쉬프팅 조성물을 하기 프로토콜로 제조한다. 5 g의 피페로날 및 5 g의 시아노아세테이트를 0.8 ml의 피페리딘과 혼합한다. 이어서, 혼합물을 100 ml의 톨루엔에 용해시킨다. 5 g의 분자체(molecular sieve)(Aldrich)를 용액에 가한다. 혼합물을 70℃에서 6 시간 동안 가열한다. 이어서, 혼합물을 필터 페이퍼를 통해 여과하여 분자체를 제거한다. 이어서, 혼합물을 냉각시키고 톨루엔을 증발제거하여 분말을 수득한다. 분말을 벤젠에 1 g/ml의 농도로 용해시킬 수 있다. 벤젠 중 분말 농도는 최종 중합체 매트릭스에 필요한 파장 쉬프터의 양에 따라 다양할 수 있다.Wavelength shifting compositions are prepared with the following protocol. 5 g of piperonal and 5 g of cyanoacetate are mixed with 0.8 ml of piperidine. The mixture is then dissolved in 100 ml of toluene. 5 g of molecular sieve (Aldrich) is added to the solution. The mixture is heated at 70 ° C. for 6 hours. The mixture is then filtered through filter paper to remove molecular sieves. The mixture is then cooled and toluene is evaporated off to yield a powder. The powder can be dissolved in benzene at a concentration of 1 g / ml. The powder concentration in benzene can vary depending on the amount of wavelength shifter required for the final polymer matrix.
다양한 양의 벤젠 용액을 통상적인 메틸 메타크릴레이트 예비중합체에 가하고 용액을 당해분야 당업자에 익히 공지되어 있는 통상의 반응 프로토콜에 따라 중합시킨다(예를 들면, "Polymer Synthesis", Sandler et al., Vol. 1, pp. 5-12, second edition, Academic Press, 1992 참조). 벤젠 용액의 양은 요구되는 형광 진폭에 따라 다양할 수 있다. 생성되는 중합체를 통상적인 수단에 의해 섬유로 드로잉시킨다. 생성되는 중합체 섬유는 전자기선의 파장을 대략 250 nm에서 420 nm로 쉬프팅시킬 수 있다.Various amounts of benzene solution are added to conventional methyl methacrylate prepolymers and the solution is polymerized according to conventional reaction protocols well known to those skilled in the art (eg, "Polymer Synthesis", Sandler et al., Vol. 1, pp. 5-12, second edition, Academic Press, 1992). The amount of benzene solution can vary depending on the fluorescence amplitude required. The resulting polymer is drawn into the fibers by conventional means. The resulting polymer fibers can shift the wavelength of the electromagnetic radiation from approximately 250 nm to 420 nm.
실시예 7Example 7
250 nm에서 400 nm로의 파장 쉬프트용 파장 쉬프팅 조성물Wavelength shifting composition for wavelength shift from 250 nm to 400 nm
좀더 협소한 파장 쉬프트를 갖는 파장 쉬프팅 조성물을 7 g의 피페로날이 개시 단계에서 사용되는 것을 제외하고는 실시예 6의 프로토콜에 따라 제조한다. 생성되는 중합체 섬유는 전자기선의 파장을 약 250 nm에서 400 nm로 쉬프팅 할 수 있다.A wavelength shifting composition having a narrower wavelength shift is prepared according to the protocol of Example 6 except that 7 g of piperonal is used in the initiation step. The resulting polymer fibers can shift the wavelength of the electromagnetic radiation from about 250 nm to 400 nm.
실시예 8Example 8
자외선 전자기선에서 가시광선으로의 파장 쉬프팅용 파장 쉬프팅 조성물Wavelength shifting compositions for wavelength shifting from ultraviolet electromagnetic radiation to visible light
자외선 전자기선을 가시광선으로 쉬프팅 할 수 있는 제 2 파장 쉬프팅 조성물을 하기 프로토콜로 제조한다. 0.5 g의 4,4′-메톡시 비페닐 피페리딘-N-옥사이드를 40 ml의 테트라하이드로퓨란(THF)에 용해시킨다. 0.25 ㎕의 2.1 mM 에틸 클로로포메이트를 20℃에서 20 분간 용액 중으로 격렬하게 교반시킨다. 중합단계 후, 용액을 -50℃로 냉각한다. 19 ml의 2.28 mM(THF 중) 아니실 마그네슘 브로마이드 용액을 상기 용액에 가한다. 용액을 -50℃에서 유지시키고 5 분간 교반한 다음 -70℃로 30 분간 냉각시킨다. 이어서, 용액을 20℃로 점진적으로 가온한다. 용액을 5 ml의 메탄올로 서서히 적정한다. 생성되는 혼합물을 여과하고 보유된 황색 분말을 증발건조시킨다.A second wavelength shifting composition capable of shifting ultraviolet electromagnetic radiation into visible light is prepared using the following protocol. 0.5 g of 4,4'-methoxy biphenyl piperidine-N-oxide is dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran (THF). 0.25 μL of 2.1 mM ethyl chloroformate is vigorously stirred into the solution at 20 ° C. for 20 minutes. After the polymerization step, the solution is cooled to -50 ° C. 19 ml of 2.28 mM (in THF) anisil magnesium bromide solution is added to the solution. The solution is kept at -50 ° C, stirred for 5 minutes and then cooled to -70 ° C for 30 minutes. The solution is then gradually warmed to 20 ° C. The solution is slowly titrated with 5 ml of methanol. The resulting mixture is filtered and the retained yellow powder is evaporated to dryness.
10 g의 메톡시메틸 p-톨릴 에테르를 20 ml의 THF에 용해시켜 용액을 제조한다. 용액을 -60℃로 냉각시킨다. 헥산 중의 약 2.8 내지 3.0 ml의 2 mM n-부틸리튬을 용액에 가하고 30 분간 혼합한다. 용액을 점진적으로 실온으로 가온하고 질소로 퍼징한다. 1.3 g의 MgBr2를 용액에 가하고 0.5 시간 동안 교반한다. 이어서, 190 mg의 황색 분말을 메톡시메틸 p-톨릴 에테르 용액에 가하고 25℃로 2 시간 동안 가열한다. 이어서, 이 용액을 통상의 섬유 광 중합체에 가하고 섬유 광 케이블을 제조한다. 생성되는 섬유 광 케이블은 자외선에서 가시광선으로 파장을 쉬프팅 할 수 있다.A solution is prepared by dissolving 10 g of methoxymethyl p-tolyl ether in 20 ml of THF. The solution is cooled to -60 ° C. About 2.8-3.0 ml of 2 mM n-butyllithium in hexane is added to the solution and mixed for 30 minutes. The solution is gradually warmed to room temperature and purged with nitrogen. 1.3 g of MgBr 2 is added to the solution and stirred for 0.5 hour. 190 mg of yellow powder is then added to the methoxymethyl p-tolyl ether solution and heated to 25 ° C. for 2 hours. This solution is then added to a conventional fiber optical polymer to make a fiber optical cable. The resulting fiber optic cable can shift the wavelength from ultraviolet to visible light.
실시예 9Example 9
플라스틱 시이트에 혼입된, 250 nm에서 400 nm로의 파장 쉬프트용 파장 쉬프팅 조성물Wavelength shifting compositions for wavelength shifting from 250 nm to 400 nm incorporated in plastic sheets
폴리메틸메타크릴레이트 시이트, 필름 또는 겔에 첨가될 수 있는 첨가제를 20 ml의 증류된 3-브로모메틸 티오펜과 5 g의 메톡시 에탄올 에톡사이드를 혼합하여 제조한다. 이 혼합물에 에탄올 중 10% KI 5 ml 중 1 g CuO를 가한다. 용액을 110℃에서 3 시간 동안 교반한다. 생성되는 용액을 여과하고 진공하에서 건조시킨다. 이어서, 생성되는 분말을 통상의 메틸메타크릴레이트 및 개시제에 가하여 두께가 100 ㎛ 내지 2 mm인 플라스틱 시이트를 생성시킨다. 플라스틱 시이트는 파장을 250 nm에서 400 nm로 쉬프팅 할 수 있다.An additive that can be added to the polymethylmethacrylate sheet, film or gel is prepared by mixing 20 ml of distilled 3-bromomethyl thiophene and 5 g of methoxy ethanol ethoxide. To this mixture is added 1 g CuO in 5 ml of 10% KI in ethanol. The solution is stirred at 110 ° C. for 3 hours. The resulting solution is filtered and dried under vacuum. The resulting powder is then added to conventional methyl methacrylate and initiator to produce a plastic sheet having a thickness of 100 μm to 2 mm. The plastic sheet can shift the wavelength from 250 nm to 400 nm.
실시예 10Example 10
1 몰의 OH-말단 비페놀 폴리카보네이트를 상이한 3급 아민과 함께 THF 중의 Cl-말단 실록산 1.05 내지 2 몰에 가한다. 이를 OH-말단 폴리카보네이트에 알콜 스플릿팅이 있는 알콕시 작용 실록산과 함께 가한다.One mole of OH-terminal biphenol polycarbonate is added to 1.05 to 2 moles of Cl-terminal siloxane in THF along with the different tertiary amines. This is added to the OH-terminated polycarbonate with an alkoxy functional siloxane with alcohol splitting.
할라이드-말단 오가노실록산(브롬, 및 불소-말단 오가노실록산이 또한 사용될 수 있다) 및 용이하게 완전히 제거가능한 암모니아가 달린 2가 페놀의 초기 반응에서 피리딘을 치환함으로써 기타 시약이 사용될 수 있다.Other reagents can be used by substituting pyridine in the initial reaction of halide-terminated organosiloxanes (bromine and fluorine-terminated organosiloxanes can also be used) and dihydric phenols with ammonia which are readily fully removable.
가요성을 증가시키기 위해(고무질 섬유 광학소자 가이드의 경우), 전과 같이 디페닐올프로판 비스클로로브로메이트와 Cl-말단 오가노실록산을 중합시킨다.To increase flexibility (for rubber fiber optics guides), diphenylolpropane bischlorobromate and Cl-terminal organosiloxane are polymerized as before.
실시예 11Example 11
200 nm에서 700 nm로의 파장 쉬프트용 조성물의 제조방법Method for producing a composition for wavelength shift from 200 nm to 700 nm
1.0 g(2.59 밀리몰) 디알데하이드 및 1.82 g(2.6 밀리몰) 인 펜타설파이드를 디메틸 포름아미드(DMF) 중 25 ml의 0.5 g LiCl에 가한다. 시린지를 이용하여, THF 중 15 ml의 1 M 칼륨 3급 부톡사이드 용액을 적가한다. 교반 6 시간 후, 25 ml의 5% 수성 HCl을 가하고; 감압하에 건조시킨다. 건조 분말을 클로로포름에 용해시키고 2% HCl에서 2 회 및 이어서 정제수에서 4 회 세척한 다음 건조기에서 건조시키고 무수 에탄올에서 침전시킨다.1.0 g (2.59 mmol) dialdehyde and 1.82 g (2.6 mmol) pentasulphide are added to 25 ml of 0.5 g LiCl in dimethyl formamide (DMF). Using a syringe, 15 ml of 1 M potassium tert-butoxide solution in THF is added dropwise. After 6 hours of stirring, 25 ml of 5% aqueous HCl was added; Dry under reduced pressure. The dry powder is dissolved in chloroform and washed twice in 2% HCl and then four times in purified water, then dried in a drier and precipitated in anhydrous ethanol.
하기의 언급에 구애받는 것을 원치 않지만, 이러한 공중합체는 결합을 변화시키는 것으로 추측된다. 측쇄 위치는 디할데하이드의 양을 변화시키고 소량의 테레프탈알데하이드를 제 1 용액에 첨가함으로써 변화시킬 수 있다.While not wishing to be bound by the following references, such copolymers are believed to change the bond. The side chain position can be changed by changing the amount of dihalaldehyde and adding a small amount of terephthalaldehyde to the first solution.
실시예 12Example 12
그레이딩 인덱스 광섬유의 생산방법 및 장치Production method and apparatus of grading index fiber
그레이딩 인덱스 광섬유 케이블의 생산방법은 적당한 공중합체로 이루어진 균질 클래딩의 실린더로 개시하는 단계를 포함한다. 이어서, 클래딩을 200 ml 용량의 튜브 챔버에 삽입한다. 챔버는 가열시킬 수 있고 자신의 종축을 따라 회전될 수 있다(도 1 참조). 예를 들면, 클래딩은 굴절율이 대략 1.42인 α, ω, 디클로로프로필-디메틸실록산일 수 있다.The method of producing a grading index fiber optic cable comprises starting with a cylinder of homogeneous cladding made of a suitable copolymer. The cladding is then inserted into a 200 ml volume tube chamber. The chamber can be heated and rotated along its longitudinal axis (see FIG. 1). For example, the cladding may be α, ω, dichloropropyl-dimethylsiloxane having a refractive index of approximately 1.42.
실시예 13Example 13
챔버가 가열되고 회전됨에 따라 이어서 디메틸실록산 및 페닐 A 폴리카보네이트와 비스페닐 A 피리딘 메틸렌 클로라이드 및 포스겐 가스(카본산 디클로라이드)의 단량체 혼합물을 클래딩 내부에 연속 첨가한다. 중합체를 대략 5 ml/초의 속도로 가한다. 포스겐 가스를 대략 1 ml/초의 속도로 연속 첨가한다. 반응물을 첨가하는 동안 챔버를 대략 100℃의 온도로 가열한다. 챔버를 분당 대략 12 내지 30 회 회전 속도로 회전시킨다.As the chamber is heated and rotated, a monomer mixture of dimethylsiloxane and phenyl A polycarbonate with bisphenyl A pyridine methylene chloride and phosgene gas (carboxylic dichloride) is subsequently added inside the cladding. The polymer is added at a rate of approximately 5 ml / second. The phosgene gas is added continuously at a rate of approximately 1 ml / second. The chamber is heated to a temperature of approximately 100 ° C. during the addition of the reactants. The chamber is rotated at about 12 to 30 revolutions per minute.
반응물을 튜브의 측면을 통해 또는 바람직하게는 테플론 막과 같은 막을 통해 튜브의 말단을 통해 첨가할 수 있다(도 3 참조). 공중합체가 클래딩의 내면에서 중합됨에 따라, 비스 페닐 A 폴리카보네이트 : 디메틸실록산의 비를 다양하게 하여 굴절율이 점진적으로 변하는 공중합체를 제공할 수 있다.The reactant may be added through the end of the tube via the side of the tube or preferably via a membrane such as a Teflon membrane (see FIG. 3). As the copolymer polymerizes on the inner surface of the cladding, it is possible to vary the ratio of bis phenyl A polycarbonate to dimethylsiloxane to provide a copolymer in which the refractive index changes gradually.
공중합체가 클래딩의 내면에 빌드업 됨에 따라, 예비형성물 로드로 채워질 때까지 폴리메틸실록산의 양은 감소하고 비스 페닐 A 폴리카보네이트의 양은 증가한다. 공중합체 투여과정은 투여된 최종 중합체가 굴절율이 1.58인 비스 페닐 A 폴리카보네이트가 되도록 조정된다. 생성되는 예비형성물 로드는 표면상 굴절율이 1.42인 그레이딩 인덱스 로드이며 이러한 인덱스는 예비형성물 로드의 중앙에서 1.58로 증가된다. 이어서, 통상의 압출 기술을 이용하여 로드를 가열 드로잉하여 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유를 제공할 수 있다.As the copolymer builds up on the inner surface of the cladding, the amount of polymethylsiloxane decreases and the amount of bisphenyl A polycarbonate increases until it is filled with the preform rod. The copolymer administration procedure is adjusted such that the final polymer administered is bis phenyl A polycarbonate having a refractive index of 1.58. The resulting preform rod is a grading index rod with a refractive index of 1.42 on the surface and this index is increased to 1.58 at the center of the preform rod. The rod may then be heat drawn using conventional extrusion techniques to provide a grading index polymeric optical fiber.
실시예 14Example 14
그레이딩 인덱스 광섬유의 투명도를 증가시키는 방법 및 조성물Methods and compositions for increasing the transparency of grading index optical fibers
실시예 12 및 13에 따라 제조된 그레이딩 인덱스 광섬유의 투명도는 유리 라디칼 스캐빈저인 디부틸-1-프탈레이트를 반응 챔버로 주입하기에 앞서 대략 0.5 용적%의 농도로 예비혼합물에 첨가함으로써 증가시킨다.The transparency of the grading index optical fibers prepared according to Examples 12 and 13 is increased by adding the free radical scavenger dibutyl-1-phthalate to the premix at a concentration of approximately 0.5% by volume prior to injection into the reaction chamber.
생성되는 섬유는 손쉽게 함께 다발로 묶을 수 있고 다발을 용기에 넣고 다발에 진공을 가함으로써 융합시킬 수 있다. 이어서, 온도를 클래딩의 유리 전이점까지 상승시킨다. 이어서, 다발을 냉각시킨다. 공정을 바람직하게는 4 내지 5 회 반복하며 균일한 섬유 다발이 생성된다.The resulting fibers can easily be bundled together and fused by placing the bundle in a container and applying a vacuum to the bundle. The temperature is then raised to the glass transition point of the cladding. The bundle is then cooled. The process is preferably repeated 4 to 5 times to produce a uniform fiber bundle.
실시예 15Example 15
자외선에서 청록광선으로의 파장 쉬프트를 위한 방법 및 조성물Methods and Compositions for Wavelength Shift from Ultraviolet to Cyan
본 실시예는 자외선의 파장, 예를 들면, 약 220 nm에서의 파장에서 약 300 내지 500 nm 범위의 청록색 가시광선내 파장으로의 쉬프팅능을, 본 발명의 중합체로부터 제조된 중합체 광섬유 및 중합체 시이트 및 기타 물체에 제공하는 용액 형태의 조성물을 제공한다. 예를 들면, 본 실시예의 조성물은 실시예 9의 조성물에 첨가될 수 있다.This example demonstrates the ability to shift the wavelength of ultraviolet light, for example, wavelengths from about 220 nm to wavelengths in the cyan visible light in the range of about 300 to 500 nm, including polymer optical fibers and polymer sheets made from the polymers of the present invention and others. It provides a composition in the form of a solution provided to the object. For example, the composition of this example can be added to the composition of example 9.
약 0.9 내지 1.1 g의 퀴놀린, 약 9 내지 11 ml의 1N 황산(H2SO4) 및 약 5.5 내지 6.5 ml의 N-메틸피롤리디논(NMP- 100% 증류)을 혼합하여 용액 1을 제조한다. 약 0.9 내지 1.1 g의 피리딘-NO, 약 9 내지 11 ml 메탄올, 및 약 4.5 내지 5.5 ml의 1M 칼륨 하이드록사이드를 혼합하여 용액 2를 제조한다. 약 9 내지 11 ml의 용액 2 및 약 5.5 내지 6.5 ml의 1N 염산(HCl)을 혼합하여 용액 3을 제조한다. 용액 3 전량 및 NMP에 용해된 약 0.3 내지 0.4 ml의 폴리아닐린 0.4 ml를 혼합하여 용액 4를 제조한다. 약 0.9 내지 1.1 ml의 용액 4와 약 9 내지 11 ml의 용액 1을 혼합하여 용액 5를 제조한다. 약 2.7 내지 3.3 ml의 아니실 마그네슘 브로마이드와 용액 5 전량을 혼합하여 용액 6을 제조한다. 약 4.5 내지 5.5 ml의 용액 1과 약 4.5 내지 5.5 ml의 용액 6을 혼합하여 용액 7을 제조한다. 용액 7을 대략 45 내지 55℃에서 약 13 내지 17 분간 가열하여 용액 8을 제조한다.Solution 1 is prepared by mixing about 0.9-1.1 g of quinoline, about 9-11 ml of 1N sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and about 5.5-6.5 ml of N-methylpyrrolidinone (NMP-100% distillation). . Solution 2 is prepared by mixing about 0.9-1.1 g pyridine-NO, about 9-11 ml methanol, and about 4.5-5.5 ml 1M potassium hydroxide. Solution 3 is prepared by mixing about 9-11 ml of Solution 2 and about 5.5-6.5 ml of 1N hydrochloric acid (HCl). Solution 4 is prepared by mixing the total amount of solution 3 and 0.4 ml of about 0.3 to 0.4 ml of polyaniline dissolved in NMP. Solution 5 is prepared by mixing about 0.9-1.1 ml of solution 4 and about 9-11 ml of solution 1. Solution 6 is prepared by mixing about 2.7-3.3 ml of anisil magnesium bromide with the entire solution 5. Solution 7 is prepared by mixing about 4.5-5.5 ml of Solution 1 and about 4.5-5.5 ml of Solution 6. Solution 8 is prepared by heating solution 7 at approximately 45-55 ° C. for about 13-17 minutes.
용액 8은 자외선을 95% 이상의 효율로 청록색 가시광선으로 전환시킨다.Solution 8 converts ultraviolet light into cyan visible light with an efficiency of at least 95%.
4-브로모아니솔 및 마그네슘을 사용하여 하기의 방식으로 아니실 마그네슘 브로마이드를 제조한다. 약 25 ml의 테트라하이드로퓨란(THF)을 12 ml의 4-브로모아니솔과 합하고, 4.8 g의 마그네슘 분말을 첨가하기에 앞서 교반하에 질소 가스로 퍼징한다. 혼합물을 약 30 분간 교반한다. 100 ml의 THF를 가하고 혼합물을 약 1 시간 동안 교반한다. THF를 따라내고, 침전물을 아세톤에서 세척하여 진공여과한 다음 아세톤으로 재세척한다.Anisil magnesium bromide is prepared in the following manner using 4-bromoanisole and magnesium. About 25 ml of tetrahydrofuran (THF) is combined with 12 ml of 4-bromoanisole and purged with nitrogen gas under stirring prior to adding 4.8 g of magnesium powder. The mixture is stirred for about 30 minutes. 100 ml THF is added and the mixture is stirred for about 1 hour. The THF is decanted, the precipitate is washed in acetone, vacuum filtered and then washed again with acetone.
실시예 16Example 16
청색광선으로의 파장 쉬프트를 위한 방법 및 조성물Methods and Compositions for Wavelength Shift to Blue Light
약 5 내지 30 mg의 퀴닌 또는 퀴닌 모노하이드로클로라이드 디하이드레이트를 대략 9 내지 11 ml의 메탄올(건조 및 증류)에 용해시킨다. 이 혼합물에 약 0.1 내지 1.0 ml의 1M H2SO4를 가하고 약 55 내지 65 분간 고속 교반한다. 다양한 양의 혼합물을 메틸메타크릴레이트/스티렌 용액에 가하고 실시예 1과 2에서와 같이 중합시킨다. 생성되는 보울(boule)은 약 340 내지 460 nm의 청색 파장에서 고 효율 형광성을 보였다.About 5-30 mg of quinine or quinine monohydrochloride dihydrate are dissolved in approximately 9-11 ml of methanol (dry and distilled). To this mixture is added about 0.1-1.0 ml of 1M H 2 SO 4 and stirred at high speed for about 55-65 minutes. Various amounts of the mixture are added to the methylmethacrylate / styrene solution and polymerized as in Examples 1 and 2. The resulting boule showed high efficiency fluorescence at a blue wavelength of about 340-460 nm.
실시예 17Example 17
메틸메타크릴레이트와 폴리메틸메타크릴레이트(대략 75,000 달톤, Aldrich)를 90 : 10 중량% 비율로 혼합하여 그레이딩 인덱스 중합체 광섬유를 제조한다. 약 70 g의 메틸메타크릴레이트/폴리메틸메타크릴레이트를 약 14 g의 브로모벤젠과 혼합한다. 이 용액을 철저히 혼합한 다음 대략 0.03 g의 2,2′-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 약 5 ml의 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트를 가하고 비이커에서 혼합한다. 이어서, 용액을 마이크로파(700 와트)에 30 초간 노출시킨 다음 용액을 빙욕에서 냉각시킨다. 마이크로파 노출 및 빙욕에서의 냉각을 두꺼운 겔이 형성될 때까지 반복한다. 겔이 형성된 후, 메틸메타크릴레이트(250 ㎕ 내지 5 ml) 중의 부탄올 혼합물 약 250 ㎕를 겔에 가한다. 부탄티올을 대략 0.01 내지 0.5 중량%의 농도로 가한다. 이어서, 생성되는 겔을 오븐내 약 80℃에서 약 24 시간, 이어서 약 100℃에서 약 12 시간 이상 경화시킨다.A grading index polymeric optical fiber is prepared by mixing methyl methacrylate and polymethyl methacrylate (approximately 75,000 Daltons, Aldrich) in a 90:10 wt% ratio. About 70 g of methylmethacrylate / polymethylmethacrylate is mixed with about 14 g of bromobenzene. This solution is thoroughly mixed and then approximately 0.03 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) and about 5 ml of 2,2,2-trifluoroethylacrylate are added and mixed in a beaker. The solution is then exposed to microwaves (700 watts) for 30 seconds and then the solution is cooled in an ice bath. Microwave exposure and cooling in an ice bath are repeated until a thick gel is formed. After the gel was formed, about 250 μl of a butanol mixture in methylmethacrylate (250 μl to 5 ml) was added to the gel. Butanethiol is added at a concentration of approximately 0.01 to 0.5 weight percent. The resulting gel is then cured in an oven at about 80 ° C. for about 24 hours and then at about 100 ° C. for at least about 12 hours.
실시예 18Example 18
메틸메타크릴레이트를 농축 H2SO4에서 대략 1 시간 처리하고 이어서 질소하에 약 14 g의 브로모벤젠을 함유하는 비이커 중으로 증류시킨다. 이 용액에 대략 0.03 g의 AIBN 및 약 5 ml의 2,2,2-트리플루오로에틸 아크릴레이트를 가하고 비이커에서 혼합한다. 이어서, 용액을 마이크로파(700 와트)에 약 30 초간 노출시킨 다음 용액을 빙욕에서 냉각시킨다. 마이크로파 노출 및 빙욕에서의 냉각을 두꺼운 겔이 형성될 때까지 반복한다. 겔이 형성된 후, 메틸메타크릴레이트(250 ㎕ 내지 약 5 ml) 중의 부탄티올 혼합물 약 250 ㎕를 겔에 가한다. 부탄티올을 대략 0.01 내지 0.5 중량%의 농도로 가한다. 이어서, 생성되는 겔을 오븐내 약 80℃에서 대략 24 시간 및 이어서 약 100℃에서 약 12 시간 이상 경화시킨다.Methyl methacrylate is treated for approximately 1 hour in concentrated H 2 SO 4 and then distilled into a beaker containing about 14 g of bromobenzene under nitrogen. To this solution approximately 0.03 g of AIBN and about 5 ml of 2,2,2-trifluoroethyl acrylate are added and mixed in a beaker. The solution is then exposed to microwave (700 watts) for about 30 seconds and then the solution is cooled in an ice bath. Microwave exposure and cooling in an ice bath are repeated until a thick gel is formed. After the gel has been formed, about 250 μl of a butanethiol mixture in methylmethacrylate (250 μl to about 5 ml) is added to the gel. Butanethiol is added at a concentration of approximately 0.01 to 0.5 weight percent. The resulting gel is then cured in an oven at about 80 ° C. for about 24 hours and then at about 100 ° C. for at least about 12 hours.
실시예 19Example 19
약 59.65 몰%의 메틸메타크릴레이트를 약 40 몰%의 에틸아크릴레이트에 가한다. 이 혼합물에 대략 0.03 몰%의 부틸 티오펜, 0.005 몰 %의 도데실머캅탄(100% 증류 원액), 및 0.05 몰%의 개시제 AIBN을 가한다. 벤질 퍼옥사이드, 3급 부틸 퍼옥사이드 및 디벤조일 퍼옥사이드와 같은 기타 개시제를 사용할 수 있다. 이어서, 용액을 마이크로파(700 와트)에 약 2 분간 노출시킨 다음 빙욕에서 냉각시킨다. 이어서, 용액을 마이크로파에 약 30 초간 노출시킨 다음 빙욕에서 냉각시킨다. 이러한 절차를 두꺼운 겔이 형성될 때까지 수 회 반복한다. 이어서, 겔을 대략 55℃에서 24 시간 동안 경화시킨다. 이어서, 가열하여 대략 80℃로 추가로 36 시간 동안 상승시킨다. 생성되는 예비형성물는 주목할 만한 투명도를 갖는다.About 59.65 mole% methylmethacrylate is added to about 40 mole% ethylacrylate. To this mixture is added approximately 0.03 mole percent butyl thiophene, 0.005 mole percent dodecylmercaptan (100% distilled stock), and 0.05 mole percent initiator AIBN. Other initiators such as benzyl peroxide, tertiary butyl peroxide and dibenzoyl peroxide can be used. The solution is then exposed to microwave (700 watts) for about 2 minutes and then cooled in an ice bath. The solution is then exposed to microwaves for about 30 seconds and then cooled in an ice bath. This procedure is repeated several times until a thick gel is formed. The gel is then cured at approximately 55 ° C. for 24 hours. It is then heated to an additional 36 hours at approximately 80 ° C. The resulting preform has a notable transparency.
실시예 20Example 20
1,000,000 Mw 폴리메틸메타크릴레이트(Aldrich) 약 5 중량%를 메틸메타크릴레이트에 용해시킨다. 이어서, 용액을 가정용 전자오븐(700 와트)에서 약 30 초간 반복 노출시키고 노출 간에 빙욕에서 냉각시켜 겔화시킨다. 겔에 약 1 내지 20 중량%의 브로모벤젠 및 약 0.01 내지 0.05 중량%의 부탄티올을 연쇄 이동제로서 첨가한다. 이어서, 에틸 아크릴레이트를 대략 0 내지 10 중량%의 농도로 임의로 첨가할 수 있다. 겔을 오븐내 대략 70 내지 80℃에서 24 시간 동안, 이어서 90 내지 110℃에서 추가로 12 시간 동안 경화시켜 고 투과성 보울을 생성시킨다.About 5% by weight of 1,000,000 Mw polymethylmethacrylate (Aldrich) is dissolved in methylmethacrylate. The solution is then gelled by repeated exposure for about 30 seconds in a home oven (700 watts) and cooling in an ice bath between exposures. To the gel is added about 1-20 wt% bromobenzene and about 0.01-0.05 wt% butanethiol as chain transfer agent. Ethyl acrylate may then optionally be added at a concentration of approximately 0-10 wt%. The gel is cured in an oven at approximately 70-80 ° C. for 24 hours and then at 90-110 ° C. for an additional 12 hours to produce a high permeable bowl.
실시예 21Example 21
실시예 20으로부터의 마이크로파 처리 겔을 폴리메틸메타크릴레이트 튜브에 쏟아붓고 나서 오븐내 대략 70 내지 80℃에서 12 내지 24 시간 동안 경화시킨다. 이와 달리, 겔을 실시예 13에 기술된 바와 같이 챔버에 가한 다음, 약 90 내지 110 ℃에서 대략 12 시간 동안 경화시킨다. 이렇게 함으로써 그레이딩 인덱스 예비형성물 로드가 생성된다.The microwave treated gel from Example 20 is poured into a polymethylmethacrylate tube and then cured in an oven at approximately 70-80 ° C. for 12-24 hours. In contrast, the gel is added to the chamber as described in Example 13 and then cured at about 90-110 ° C. for approximately 12 hours. This creates a grading index preform load.
물론, 상기 실시예는 단지 본 발명의 바람직한 양태에 관한 것일 뿐이며 본 발명의 취지 및 범위로부터 일탈하지 않고 다양한 수정 또는 변형이 이루어질 수 있음이 숙지된다.Of course, it is understood that the above embodiments are only related to preferred embodiments of the present invention, and that various modifications or changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
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