KR20020010349A - 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체, 이의제조방법 및 이의 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1) 제1성분이 중합되어 형성된 고상의 중심회전체를 회전반응기 내에 고정시키는 단계; (2) 상기 중심회전체 주위에 액상의 제2성분을 채우는 단계; (3) 상기 중심회전체 및/또는 회전반응기를 회전시켜 제1성분을 제2성분으로 용해, 확산, 라디알 혼합시키는 단계; 및 (4) 상기 용해된 제1성분 및 제2성분을 중합시키는 단계로 이루어지는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법과 이의 실시에 사용되는 장치 및 이에 의해 제조된 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체에 관한 것으로, 본 발명에 의해 굴절률 변화를 조절할 수 있는, 고분자 광섬유의 신규한 제조방법을 제공할 수 있게 되었다.

Description

중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체, 이의 제조방법 및 이의 제조장치 {Object with radially varying refractive index from center, producing method thereof and producing apparatus thereof}
본 발명은 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체, 이의 제조방법 및 이의 실시에 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중심으로부터 굴절률이 반경방향으로 변하는 고분자 광섬유용 프리폼을 제조할 수 있는 신규한 방법, 이의 실시에 사용되는 장치 및 이에 의해 제조된 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체에 관한 것이다.
통신용 광섬유는 광 시그날의 전달 양식에 따라 단일모드(single-mode) 섬유와 다중모드(multi-mode) 섬유로 대별될 수 있다. 현재 사용되는 장거리 고속통신용 광섬유는 대부분이 석영유리를 기본 물질로 한 스텝인덱스 단일모드(step-index single-mode) 광섬유이며, 이들 유리광섬유는 그 직경이 5에서 10 마이크로미터 정도밖에 되지 않는 매우 가는 섬유들이다. 따라서, 그들의 정렬(alignment) 및 연결(connection) 등이 매우 어렵고 이에 많은 비용이 소요된다. 반면 직경이 단일모드 광섬유보다 굵은 다중모드 유리광섬유의 경우 LAN(local area network)과 같은 단거리 통신용으로 사용될 수 있으나 이 역시 연결 등에 소요되는 비용이 높고깨지기 쉬운 단점이 있어 널리 사용되지 않는다. 따라서, 트위스티드 페어(twisted pair) 또는 동축 케이블(coxial cable)과 같은 금속선(cable)들이 LAN과 같은 200미터 내의 단거리 통신에 주로 사용된다. 그러나, 금속선들은 정보전달속도(또는 전송대역폭(bandwidth))가 최대 약 150Mbps 정도에 그쳐 2000년대의 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 기준인 625Mbps 등과 같은 향후 요구될 기준을 만족시킬 수 없다.
이와 같은 이유로 일본과 미국 등에서 지난 10여년에 걸쳐 LAN과 같은 단거리 통신에 사용할 수 있는 고분자소재의 광섬유개발에 많은 노력과 투자가 있었다. 고분자 광섬유는 고분자물질의 유연성 때문에 그 직경이 유리광섬유보다 100배 이상 큰 0.5에서 1.0 밀리미터 정도까지 이를 수 있어 그들의 정렬이나 연결이 쉽고 압출성형으로 만들어진 고분자소재 연결부품(connectors)들을 사용할 수 있어 커다란 비용절감을 예상할 수 있다. 고분자 광섬유는 반경방향의 굴절률 변화가 계단형인 스텝인덱스 굴절률(step-index, SI) 또는 굴절률이 반경방향으로 점차적으로 변하는 그레디드인덱스 굴절률(graded-index, GI)의 구조를 가질 수 있다. SI 고분자 광섬유는 모달분산(Modal dispersity)이 크기 때문에 시그날의 전달속도(또는 전송대역폭)가 금속선(cable)보다 빠를 수 없는 반면, GI 고분자 광섬유는 모달분산이 적어 높은 전달속도를 가질 수 있다. 따라서, GI 고분자 광섬유는 굵은 직경에서 비롯되는 비용절감의 효과와 적은 모달분산으로 인한 높은 정보전달속도로 인해 단거리 고속통신용 매체로서 적합한 것으로 알려져 있다.
종래 GI 고분자 광섬유의 제조공정으로는 일본 게이오 대학교의 고이케 교수의 계면 겔 중합(Interfacial gel polymerization)방법이 1988년 처음으로 발표되었고 (Koike, Y. et al., Applied Optics, Vol. 27,486(1988)) 이와 연관된 여러 건의 특허가 출원되었다. 이는 매트릭스 고분자(matrix polymer)와 이 고분자와는 중합이 되지 않으면서 굴절률이 다르고 분자량이 비교적 작은 도판트(dopant)를 사용하여 반경방향으로 매트릭스 고분자내에 도판트가 분산되어 굴절률이 변하는 프리폼(preform)을 만든 후, 그 예비성형품을 가열, 연신하여 GI 고분자 광섬유를 제조하는 방법이다.
한편, 일본 특개평 04-86603호에서는 압출공정으로 고분자섬유를 만든 후 그 섬유에 첨가되어 있던 저분자량의 물질을 반경방향으로 추출하거나 반대로 저분자량의 물질을 반경방향으로 투입시켜 GI 고분자 광섬유를 만드는 방법이 개시되어 있다.
또한, Park과 Walker가 제 14회 Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Yokohama, Japan(1998. 6.)에서 발표한 바에 따르면 GRIN 다이 블록(die block)이라고 부르는 특수한 공압출 성형 다이(coextrusion die)를 이용하여 기계적 혼합(mechanical mixing)에 의해 굴절률의 변화를 유발시키는 연속공정법으로 GI 고분자 광섬유를 만들 수 있음을 발표하였다.
이외에도 국제특허공개 WO 97/29903에는 독일의 Van Duijnhoven과 Bastiaansen 등에 의해 개발된 것으로 서로 다른 밀도 및 굴절률을 가지는 모노머를 원심력장 하에서 중합을 하면 밀도구배에 의해 농도구배가 생기고 이에 따라 굴절률 구배가 생기도록 하는 방법이 개시되어 있다.
GI 광섬유의 전송대역폭을 극대화하기 위해서는 반경방향으로의 굴절률 변화가 도 1a 및 1b에 예시한 바와 같이 포물선모양에 가까운 특정한 프로파일을 가져야 하는데, 이는 이론적으로는 하기 수학식 1의 파워 로 인덱스 모델(power-law index model)에 따른다.(Halley, P., Fiber Optic Systems, J. Wiley and Sons(1987)).
여기서 r은 원통형 섬유의 중심으로부터 반경방향으로의 거리를 나타내고, a는 섬유의 반경, n1과 n2는 각각 r=0과 r=a에서의 굴절률을 타나내며 n1은 n2보다 크다.
2Δ=(n1 2-n2 2)/n1 2이고 g는 파워-로 인덱스(power-law index)로 그 수치에 따라 반경방향으로의 굴절률의 변화율이 결정된다. g의 값이 2인 경우의 파워-로(power-law)를 파라볼릭 로(parabolic law)라고 부르며, g의 값이 2에 가까울 때 전송대역폭이 극대화되는 최적의 굴절률 변화율(refractive index profile)을 얻을 수 있게 된다. 이때 광시그날이 델타(delta)함수의 형태로 GI 광섬유로 투입될 경우 최대의 대역폭 B는 수학식 2와 같이 주어진다.
여기서L은 광섬유의 길이이며, c는 빛의 속도, n은 굴절률,l은 사용된 고분자의 디바이 연관길이(Debye correlation length)이다.
이론적으로 위와 같이 기술되는 GI 광섬유의 대역폭은 파워 로 인덱스 g의 수치에 따라 민감하게 변하며, 따라서 GI 광섬유의 제조공정에 있어서 g값을 조절할 수 있는 능력, 즉 반경방향으로의 굴절률 변화율을 조절할 수 있는 능력은 제조된 광섬유가 얼마나 큰 대역폭을 가질 수 있는가 하는 문제와 직결된다. Park와 Walker에 의한 방법 이외의 현존하는 모든 GI 고분자 광섬유 제조공정들에 있어서 반경방향으로의 굴절률 변화율은 저 분자량 물질의 확산 또는 두 물질의 상대적 화학반응성에 따라 결정되므로 공정 자체가 g 값을 조절할 수 있는 능력(즉 반경방향으로의 굴절률 변화율을 조절할 수 있는 능력)을 가지고 있지 않다. 반면, Park과 Walker에 의한 제조공정은 특수한 압출성형 다이를 이용한 기계적 혼합방식으로 그 공정자체가 g값을 조절할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 알려져 있으나, GRIN 다이 블록(die block)이라고 불리는 특수한 압출성형 다이(extrusion die)의 복잡한 구조 및 연속적인 공압출 공정(coextrusion process)에 따른 고분자물질의 열분해에 의한 이물질 오염 등의 이유로 광시그날의 강도 손실이 낮은 광섬유(opticalfiber with a low attenuation)의 제조에 어려움이 따른다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결한 것으로 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법을 제공하여 반경방향으로의 굴절률의 변화값을 용이하게 조절할 수 있는 전혀 새로운 GI 고분자 광섬유의 제조방법을 제공한다.
즉, 본 발명은 (1) 제1성분이 중합되어 형성된 고상의 중심회전체를 회전반응기 내에 고정시키는 단계; (2) 상기 중심회전체 주위에 액상의 제2성분을 채우는 단계; (3) 상기 중심회전체 및/또는 회전반응기를 회전시켜 제1성분을 제2성분으로 용해, 확산, 라디알 혼합시키는 단계; 및 (4) 상기 용해된 제1성분 및 제2성분을 중합시키는 단계로 이루어지는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 방법에 의해 제조된 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 회전반응기, 회전반응기 구동부, 중심회전체 구동부 및 중심회전체를 구동부에 고정시키기 위한 고정수단을 포함함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조장치를 제공한다.
도 1a는 굴절률이 반경방향으로 변하는 원통형 물체의 개략도,
도 1b는 반경에 따른 굴절률 변화 곡선,
도 2a는 회전이 없는 경우의 확산상태를 나타내는 그래프,
도 2b는 회전이 있는 경우의 확산상태를 나타내는 그래프,
도 3a 및 3b는 중심회전체 주위의 흐름상태를 나타내는 개념상태도,
도 4은 용해, 확산, 라디알 혼합에 의한 시간과 위치에 따른 고분자 농도의 변화를 나타내는 그래프, 및
도 5는 본 발명에 의한 장치의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요한 부분의 설명
1′,1″: 구동모터 7: 베아링
2: 모터제어부 8: 제2성분
3: 중심회전체 상부홀드 9: 중심회전체
4: 연결관 10: 회전반응기
5: 회전물 조인트 11: 중심회전체 하부몰드
6: 제조장치 홀드 12: 가이드존
13: 하부 베아링
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체를 제조하기 위해서 굴절률, 농도, 고형분 등이 상대적으로 높은 전구체, 단량체 또는 중합체나 그 혼합물인 제1성분을 중합하여 고상의 중심회전체를 제조해서 이를 회전반응기 내에 고정시키고, 이보다 상대적으로 굴절률, 농도, 고형분이 낮은 액상의 제2성분을 회전반응기 내에 채워서 물리적인 방법으로 중심회전체 및/또는 회전 반응기를 회전시켜 고형분의 함량이나 고분자의 농도차 등에 의해 중합체인 중심회전체로부터 외부의 저점성 물질로 용해, 확산, 라디칼혼합시키는 방법을 사용한다.
보다 구체적으로는 (1) 제1성분이 중합되어 형성된 고상의 중심회전체를 회전반응기 내에 고정시키는 단계; (2) 상기 중심회전체 주위에 액상의 제2성분을 채우는 단계; (3) 상기 중심회전체 및/또는 회전반응기를 회전시켜 제1성분을 제2성분으로 용해, 확산, 라디알 혼합시키는 단계; 및 (4) 상기 용해된 제1성분 및 제2성분을 중합시키는 단계를 거쳐서 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체를 제조한다.
상기에서 중심회전체 및/또는 회전반응기의 회전이 없는 경우, 제1성분과 제2성분의 고형분의 함량이나 고분자의 농도차에 의한 확산은 하기 수학식 3의 Fick's law를 따르게 된다.
c
이때 J는 물질 플럭스(flux)이고 D는 확산계수이며, c는 고분자 농도이다.
그러나, 이러한 고분자의 농도차이에 의한 확산에만 의존하는 경우, 도 2a에서 보는 바와 같이 확산이 불규칙하게 이루어지고 그 속도 역시 느리다는 단점이 있다.
이에 본 발명은 중심회전체 및/또는 회전반응기의 회전에 의해 라디알 혼합(radial mixing)을 유발하여 도 2b에서 보는 바와 같이 안정적인 농도 프로파일을 이루어 반경방향으로 바람직한 형태의 물성 프로파일을 얻을 수 있도록 하였다.
중심회전체의 회전속도는 일반적으로 테일러 불안정성(Taylor instability)라 일컬어지는 관성(또는 원심력)에 의한 반경방향으로의 흐름을 유발하지 않는 범위 내에 속하는 저속의 회전속도 범위 내에서 회전하는데, 최초에는 회전용기에 충진되는 제2성분을 점성이 낮은 뉴톤유체로 볼 수 있으므로, 회전반응기가 정지해 있고 중심회전체가 회전하는 경우에는 수학식 4에서 나타나는 뉴톤유체에 대한 안정적 상한 회전속도가 대략적인 본 발명의 상한 회전속도 기준이 될 수 있다.
여기서c는 상한회전속도이며,과는 액상 제2성분의 점도와 밀도이며, ΔR = R0- Ri이다. 여기서, R0는 회전반응기의 내경이고, Ri는 중심회전체의 외경이다.
테일러 불안정성이 일어나지 않는 범위에서 중심회전체가 회전하는 경우, 하기 수학식 5에 표시된 것과 같은, 유체에서 반경을 따라 중심쪽에서 회전속도가 크고 외각반응몰드 표면에서 속도가 0이 되는 속도장이 유발되어 회전방향으로 라디알 혼합이 일어나게 된다.
상기식에서 uθ는 유체의 속도이고,r는 중심회전체의 회전속도이며, R0는 회전반응기의 내경, Ri는 중심회전체의 외경이다. 이를 도 3a 및 3b에서 도식적으로 나타내었다. 도 3a는 초기 회전이 없는 상태에서 반경방향으로 위치한 선을 나타낸 것이고, 도 3b는 고상 중심회전체가 360도로 회전을 한 후, 이 선의 분포위치를 나타낸다. 직선은 뉴톤유체의 경우이고 점선은 n = 0.5의 파워 로(power law) 유체의 경우로서, 외부 반응몰드 부근에서는 혼합이 잘 일어나지 않으며 그 중에서도 파워 로 유체와 같은 전단력이 작은 유체는 외각의 혼합효율이 떨어지는 경향을 보인다.
상기와 같은 현상을 이용하여 중심회전체의 회전을 일정시간 지속시켜주면 도 4에서 보는 바와 같이 시간의 흐름에 따라 제1성분과 제2성분의 계면을 중심으로 제1성분과 제2성분의 라디알 혼합이 점차 진행되어 회전반응기 외측으로는 제1성분이, 중심부로는 제2성분이 확산되어 가게 된다. 이와같이 회전반응기 외측으로부터 중심부까지 고분자물질의 농도구배가 있도록 분포시켜서 이를 중합시키면 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체를 제조할 수 있다.
종래 기술에서는 고분자 광섬유의 굴절률 프로파일은 사용되는 광섬유 재료들의 분산, 친화력 등의 화학적 성질에 의해서만 결정이 되었으나, 본 발명에서는 원주방향으로의 라디알 혼합이라는 물리적 현상을 추가하여 프로파일을 제어하도록 하고 있는 것이 큰 특징이다. 라디알 혼합 양상은 중심회전체와 회전반응기의 회전속도 및 회전방향을 조절하여 발생되는 관성력에 의해 영향을 받아 변화될 수 있다. 따라서, 굴절률 프로파일의 제어는 중심회전체와 회전반응기 각각의 회전속도 및 회전방향 등에 변화를 줌으로서 고분자의 라디알 혼합 양상을 변화시키는 것에 의해 달성할 수 있다. 예를 들어, 외각의 회전용기를 중심회전체와 같은 방향 또는 반대방향으로 회전시킬 수 있으며, 중심회전체 및 회전용기 각각의 회전속도를 일정하게 또는 불규칙하게 가변하는 것도 가능하다. 구체적으로 회전속도가 스텝 함수나 사인함수와 같은 형태로 변화하도록 조절할 수 있다.
반경방향으로의 굴절률 변화율에 영향을 주는 다른 방법으로서 제2성분이 중심회전체에 투입되기 전 중합된 중심회전체의 일부를 절취하여 제2성분에 용해시킨 후 이를 회전반응기 내에 투입하는 방법도 가능하다. 이 경우, 제1성분의 고분자 물질이 이미 제2 성분속에 용해되어 있어 중심회전체의 용해, 확산, 라디얼혼합 상태에 변화를 주어 다른 형태의 굴절률 변화율을 얻을 수 있다.
또한, 상기 과정을 거쳐 제조된 제1성분과 제2성분의 중합체를 중심회전체로 하여 이를 회전반응기 내에 고정시키고 굴절률, 고형분, 농도가 종전의 제2성분보다 낮은 제3성분을 회전반응기내에 채워서 상기 공정을 다시 되풀이하는 방법을 통하여 새로운 형태의 굴절률 변화율을 얻는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 제1성분과 제2성분의 중합체를 그대로 중심회전체로 하여 공정을 진행하는 것도 가능하나 이를 연신하여 직경을 줄이고 이를 사용하여 공정을 진행할 수도 있다.
일반적으로 테일러 불안정성이 일어나지 않는 범위내에서 중심회전체 및/또는 회전 반응기를 회전시켜 고상 중심회전체의 용해와 라디알 혼합이 함께 일어나도록 함이 원칙이나, 초반에는 높은 회전속도를 유지하여 고상 회전체를 먼저 용해시킨 다음 저속으로 회전시켜 고상 회전체 주위의 점성질을 확산시키는 방법도 가능하다.
이 외에도 제1성분과 제2성분을 구성하는 물질의 종류 및 함량, 제1성분과 제2성분의 물성차이를 조절하거나, 중심회전체가 회전반응기 직경에서 차지하는 비율, 회전반응기의 온도, 중심회전체와 회전반응기의 형태 등도 반경방향으로의 굴절률 변화율에 영향을 미치는 요소들이다.
상기와 같은 방법으로 굴절률의 분포가 형성되도록 혼합된 제1성분과 제2성분을 중합시켜 본 발명에 의한 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체를 제조할 수 있다. 예를 들어 제1성분 및 제2성분이 단량체 또는 전구체인 경우 가열 또는 자외선 조사 등의 방법으로 중합하여 고화시킬 수 있으며, 용융점 또는 유리전이 온도 이상의 온도로 가열된 상태의 열가소성 고분자인 경우에는 온도를 서서히 낮추어 고체의 물질로 변화시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 공정을 수행하기 위한 장치로 회전 반응기, 회전반응기 구동부, 중심회전체 구동부 및 중심회전체를 구동부에 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는 제조장치가 제안된다. 상기 반경방향으로 물성이 변하는 물체의 제조장치에는 중심회전체의 용해시의 온도를 조절하기 위해 회전반응기의 온도조절수단이 더 포함될 수 있다.
중심회전체 구동부와 회전반응기 구동부는 각각 회전방향과 속도의 조절이 가능한 모터와 이의 동력수단을 포함하여, 중심회전체와 회전반응기를 회전시키는 역할을 한다. 회전반응기는 글래스 또는 테플론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 등과같은 고분자물질 또는 크롬이나 금으로 프레이트된 스틸 튜브 또는 상기재료들을 각 성분별로 라미네이트하거나 복합화한 소재 등의 소재로 만들어질 수 있으며, 반응물질에 용해되거나 팽윤되지 않아야 하고 반응온도에 견딜수 있는 내열성을 지닌 소재이어야 한다.
도 5는 본 발명에 의한 제조장치의 일실시예를 나타낸다.
중심회전체(9)는 중심회전체 상부홀드(3)와 하부홀드(11)에 의해 고정되어 회전 반응기(10) 내에 설치되며, 회전 반응기(10)와 중심회전체(9) 각각을 구동하기 위한 모터(1′, 1″)와 모터 제어부(2)를 구비하여 회전반응기와 중심회전체의 회전을 조절하도록 하고 있다. 회전 반응기에 연결된 연결관(4)을 통해 제2성분(8)을 회전 반응기 (10)속으로 투입하도록 하고 있다.
이하에서 상기의 방법을 사용하여 고분자 광섬유용 프리폼을 제조하는 방법을 상세히 설명하고자 한다.
고분자 광섬유용 프리폼에서는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률을 감소시켜서 제조된 프리폼이 그레디드인덱스 굴절률분포를 지니도록 함을 그 목적으로 한다.
제1성분과 제2성분은 각각 1종류 이상의 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이때 제1성분과 제2성분의 굴절률 차이는 0.02 내지 0.001가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
상기 단량체로는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌, 퍼플루오로-2,2,-디페틸-1,3-디옥솔, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알릴 비닐 에테르, 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상이 사용가능하며 또한 이들의 단일중합체가 사용가능하다.
상기 공중합체로는 상기 단량체들로 이루어진 공중합체나 MMA(메틸메타크릴레이트)-BMA(벤질메타크릴레이트)공중합체, SAN(스티렌-아크릴로니트릴)공중합체, MMA-TFEMA(2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트)공중합체, MMA-PFPMA(2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트) 공중합체, MMA-HFIPMA(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트)공중합체, MMA-HFBMA(2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트) 공중합체, TFEMA-PFPMA 공중합체, TFEMA-HFIPMA 공중합체, 및 TFEMA-HFBMA 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종이상이 사용가능하다.
또한, 상기 공중합체로는 퍼풀루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔을 제1단량체로 하고 테트라플루오로에틸렌, 클로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알릴 비닐 에테르 및 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 제2 또는 제3의 단량체로 한 공중합체 또는 삼원공중합체가 사용될 수 있다.
또한, 상기 공중합체로는 퍼플루오로알릴 비닐 에테르을 제1단량체로 하고 퍼풀루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 및 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 제2 또는 제3의 단량체로 한 공중합체 또는 삼원공중합체가 사용될 수 있다.
이 때 상기 단량체 속에 분자량 조절제나 중합개시제 등을 소량 포함시켜 사용할 수 있다. 전체 모노머 함량 100 중량%대비 분자량조절제는 5중량% 이내로, 중합개시제는 2중량% 이내로 첨가함이 바람직하다.
상기 중합개시제로는 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴) (2,2'-azo-bis(isobutyronitrile)), 1,1'-아조-비스(사이크로헥산카르보니트릴)(1,1'-azo-bis(cyclohexanecarbonitrile)), 디-tert-부틸 페록사이드(di-tert-butyl peroxide), 라우로일페록사이드(lauroylperoxide), 벤조일 페록사이드(benzoylperoxide), tert-부틸 페록사이드(tert-butylperoxide), 아조-tert-부탄 (azo-tert-butane), 아조-비스-이소프로필(azo-bis-isopropyl), 아조-노르말-부탄(azo-n-butane), 디-tert-부틸 페록사이드 (di-tert- peroxide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용가능하다.
분자량조절제(chain transfer agent)로는 노르말-부틸-멀캡탄(n-butyl mercaptan), 라울리멜캡탄(lauryl mercaptan), 도데실 멀캡탄(dodesyl mercaptan)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용가능하다.
상기와 같은 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물과 개시제, 분자량 조절제 등을 포함하는 제1성분을 중합시켜서 고상의 중심회전체를 얻는다. 회전반응기 내에 얻어진 고상 중심회전체를 고정하고 그 주위를 액상의 제2성분으로 채운다. 이 중심회전체 및/또는 회전반응기를 일정 또는 가변속도로 회전하여 고상의 제1성분을 액상의 제2성분내로 용해, 확산, 라디알 혼합시킨다. 이때 회전반응기에 대한 중심회전체의 상대적 회전속도는 테일러 불안정성을 유발하지 않는 범위내에서 앞서 언급한 수학식 4에 의한 속도 이하로 하는 것이 좋은데, 구체적으로는 1 내지 1000 rpm 이내로 유지함이 바람직하다. 이때 회전반응기의 온도조건은 상기에서 언급한 단량체 등의 중합이 일어나지 않으면서도 확산을 촉진시킬 수 있는 범위인 -10∼70℃에서 진행하여 제1성분의 용해와 확산을 촉진시킬 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이 회전속도, 중심회전체의 외경, 회전반응기의 내경, 회전반응기의 온도조건 및 제1성분과 제2성분을 이루는 단량체의 혼합비율 등의 라디알 혼합을 변화시킬 수 있는 변수를 조절하여 굴절률의 변화양상을 조절할 수 있다.
상기 중심회전체의 외경은 회전반응기 내경의 1∼70%를 차지하는 것이 좋으며, 더욱 좋기로는 30∼50%가 바람직하다. 중심회전체 및/또는 회전반응기의 회전의 중지시점은 중심회전체가 제2성분 속으로 용해된 후, 직경이 초기 중심회전체의 외경에 대해 0.01%∼90% 남아 있는 시점에서 중지하는 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 0.01∼20%가 좋다. 프리폼의 내부까지 이르는 굴절률 변화율을 형성하기 위해서는 될 수 있는 한 중심회전체가 가늘게 남아 있는 때에 회전을 중지하는 것이 좋으나, 중심회전체가 모두 용해되버린 경우 중심회전체 및/또는 회전반응기의 회전이 더이상 무의미해진다.
상기와 같이 형성된 제1성분과 제2성분의 혼합물이 담긴 회전반응기를 구동부에서 분리하여 추가중합공정에 의해 중합시켜 고분자 광섬유용 프리폼을 제조한다. 이때 회전반응기는 회전을 중지하거나 저속으로 회전시키면서 중합반응을 수행할 수 있다. 상기 추가중합공정은 30∼120℃ 온도에서 10시간 내지 100시간에 걸쳐 중합시킴이 바람직하다. 가장 좋기로는 24∼48시간이 바람직하다.
상기 중합체는 미반응성 단량체를 제거하기 위해서 건조공정을 통하여 미반응 단량체를 0.4 중량% 이하로 포함하는 것이 좋다. 미반응성 단량체나 첨가제는중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체를 동일한 특성으로 열연신해 부피가 작은 고분자 광섬유 형상으로 바꾸는 과정에서 버블을 형성시켜 고분자 광섬유의 광손실 측정시 심각한 산란을 일으킨다. 건조공정은 50∼150℃의 온도, 5mmHg 이하의 감압하에서 24 내지 48시간동안 온도를 단계 승온하여 수행함이 바람직하다.
중합후 프리폼을 구성하는 고분자의 분자량은 3,000 내지 1,000,000의 범위이며, 분자량 분포는 1.0 내지 6.0의 범위가 됨이 바람직하다.
제조된 프리폼에는 선택적으로 보호층인 클래드층을 추가하여 빛의 직진성을 용이하게 하고 열연신 공정시 형성된 프로파일을 보호할 수 있다. 보호층은 전체 프리폼 중 50 부피% 이내를 차지하는 것이 바람직하며, 보호층을 구성하는 물질은 상기에서 제시된 프리폼을 형성하는 단량체, 단일중합체 또는 공중합체와 동일한 물질이 사용가능하다.
상기와 같이 제조된 프리폼은 고분자 광섬유 연신 장치에 의해서 하기와 같은 열연신온도에서 열연신되어 광섬유로 제조될 수 있다.
열연신온도(℃) = 프리폼을 형성하는 공중합체의 이차전이점+(10 ∼ 100도)
상기 고분자 광섬유 연신 장치에 프리폼을 장착하고 수직, 수평 정렬시켜 수직 방향으로 내리면서 일정온도를 유지하는 오븐을 거치고 대기하에서 냉각 및 권취단계를 통해 고분자 광섬유가 제조된다.
이하 본 발명의 실시예에 의해 본발명을 보다 상세하게 설명하나 본 발명의 의 권리범위가 그 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 60:40 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합하여 내부 직경 3cm의 원기둥형 몰드에 필터시켜 넣고 30℃에서 100℃까지 승온시키면서 24시간 동안 중합시켰다.
중합 종료후 생성된 중심회전체를 몰드에서 회수하여 진공건조공정을 거쳐 미반응 모노머를 제거한 후 직경 5cm의 회전반응기의 중심부에 고정시켰다. 다음 메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 80:20 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제2성분을 상기 회전반응기내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 0℃에서 10℃ 온도범위로 유지하면서 중심회전체를 5rpm의 속도로 30분 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제2성분 속으로 용해시켰다.
상기 제조장치에서 회전반응기를 분리하여 오븐에서 30℃에서 100℃ 까지 48시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 70,000과 80,000으로 유사하였다. 간섭현미경으로 굴절률을 측정한 결과, 중심부는 약 1.533이고 외부로 갈수록 점차 감소하여 끝 부분에서는 약 1.515이였다.
상기와 같이 제조된 프리폼을 고분자 광섬유 인출 장치를 이용해 오븐 외부온도 500℃, 내부온도 190℃에서 최종 프리폼을 연신해 광섬유 두께를 1mm로 인출하여 광량 측정기(Photom 205-A, 미쯔비시 레이온社)로 650nm, LED 광원 하에서 광손실을 측정한 결과, 200 dB/km의 결과를 얻었다.
실시예 2
메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 70:30 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.05중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.2 중량% 혼합하여 내부 직경 3cm의 원기둥형 몰드에 필터시켜 넣고 30℃에서 100℃까지 승온시키면서 24시간 동안 중합시켰다.
중합 종료후 생성된 중심회전체를 몰드에서 회수하여 진공건조공정을 거쳐 미반응 모노머를 제거한 후 직경 5cm의 회전반응기의 중심부에 고정시켰다. 다음 메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 80:20 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제2성분에, 상기에서 회전반응기에 부착하기 직전에 절취하여 둔 제1성분의 중합체의 조각을 넣고 용해시켜 이를 상기 회전용기내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 0℃에서 10℃범위로 유지하면서 중심회전체를 70rpm의 속도로 2시간 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제2성분 속으로 용해시켰다.
상기 제조장치에서 회전반응기를 분리하여 오븐에서 30℃에서 100℃ 까지 48시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 100,000과 110,000으로 유사하였다.
상기 제조된 프리폼을 다시 중심회전체로 하여 회전반응기의 중심에 고정시키고, 메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 95:5 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제3성분에 상기에서 제조된 프리폼을 회전반응기에 부착하기 직전에 절취하여 둔 조각을 넣고 24시간 동안 교반하여 용해시켜 이를 상기 회전반응기내에 채웠다.
상기와 같이 세팅된 제조장치의 회전용기를 70rpm의 속도로 4시간 동안 회전시켜 중심회전체를 제3성분으로 용해시켰다.
상기 제조장치에서 회전용기를 분리하여 오븐에서 30℃에서 100℃ 까지 48시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 90,000과 100,000으로 유사하였다. 간섭현미경으로 굴절률을 측정한 결과, 중심부는 약 1.524이고 외부로 갈수록 점차 감소하여 끝 부분에서는 약 1.498이었다.
상기와 같이 제조된 프리폼을 고분자 광섬유 인출 장치를 이용해 실시예 1과 같은 조건으로 인출하여 광량 측정기로 650nm, LED 광원 하에서 광손실을 측정한 결과, 180 dB/km의 결과를 얻었다.
실시예 3
메틸메타크릴레이트와 트리플루오르에틸메타크릴레이트를 70:30 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 벤조일페록사이드를 모노머 총합대비 0.05중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.2 중량% 혼합하여 내부 직경 3cm의 원기둥형 몰드에 필터시켜 넣고 30℃에서 100℃까지 승온시키면서 24시간 동안 중합시켰다.
중합 종료후 생성된 중심회전체를 몰드에서 회수하여 진공건조공정을 거쳐 미반응 모노머를 제거한 후 직경 5cm의 회전반응기의 중심부에 고정시켰다. 다음 메틸메타크릴레이트와 트리플루오르에틸메타크릴레이트를 80:20 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 벤조일페록사이드를 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제2성분에, 상기에서 회전반응기에 부착하기 직전에 절취하여 둔 제1성분의 중합체의 조각을 넣고 용해시켜 이를 상기 회전반응기 내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 30℃ 온도범위로 유지하면서 중심회전체는 20rpm의 속도로, 회전반응기는 70rpm의 속도로 1시간 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제2성분 속으로 용해시켰다.
상기 제조장치에서 회전반응기를 분리하여 오븐에서 30℃에서 100℃ 까지 48시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합체를 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼를 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 100,000과 110,000으로 유사하였다.
상기 제조된 프리폼을 다시 중심회전체로 하여 회전반응기의 중심에 고정시키고, 메틸메타크릴레이트와 트리플루오르메타크릴레이트를 95:5 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 벤조일페록사이드를 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제3성분에 상기 상기에서 제조된 프리폼을 회전반응기에 부착하기 직전에 절취하여 둔 중합체의 조각을 넣고 24시간 동안 교반하여 용해시켜 이를 상기 회전반응기내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 30℃ 온도범위로 유지하면서 중심회전체는 500rpm의 속도로, 회전반응기는 70rpm의 속도로 동일한 방향으로 20분 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제3성분 속으로 용해시켰다.
상기 제조장치에서 회전반응기를 분리하여 오븐에서 30℃에서 100℃ 까지 24시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 이때 중합을 원활하게 하기 위해 프리폼 제조장치를 5psi 가압하에서 반응을 진행시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 90,000과 100,000으로 유사하였다. 간섭현미경으로 굴절률을 측정한 결과, 중심부는 약 1.486이고 외부로 갈수록 점차 감소하여 끝 부분에서는 약 1.471이었다.
상기와 같이 제조된 프리폼을 고분자 광섬유 인출 장치를 이용해 실시예 1과 같은 조건으로 인출하여 광량 측정기로 650nm, LED 광원 하에서 광손실을 측정한 결과, 160 dB/km의 결과를 얻었다.
실시예 4
메틸메타크릴레이트와 스티렌를 85:15 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합하여 내부 직경 3cm의 원기둥형 몰드에 필터시켜 넣고 30℃에서 100℃까지 승온시키면서 24시간 동안 중합시켰다.
중합 종료후 생성된 중심회전체를 몰드에서 회수하여 진공건조공정을 거쳐 미반응 모노머를 제거한 후 직경 5cm의 회전반응기의 중심부에 고정시켰다. 다음 메틸메타크릴레이트와 스티렌을 90:10 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제2성분을 상기 회전반응기내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 40℃로 유지하면서 회전반응기를 시계방향으로 700rpm의 속도로, 중심회전체를 시계방향으로 710rpm의 속도로 4시간 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제2성분 속으로 용해시켰다.
상기 과정후, 회전반응기와 중심회전체의 속도를 300rpm으로 동일하게 하고 전체 반응기의 온도를 30℃에서 100℃ 까지 48시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 75,000과 80,000으로 유사하였다. 간섭현미경으로 굴절률을 측정한 결과, 중심부는 약 1.451이고 외부로 갈수록 점차 감소하여 끝 부분에서는 약 1.415이였다.
상기와 같이 제조된 프리폼을 고분자 광섬유 인출 장치를 이용해 실시예 1과 같이 인출하여 650nm, LED 광원 하에서 광손실을 측정한 결과, 190 dB/km의 결과를 얻었다.
실시예 5
메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 60:40 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합하여 내부 직경 3cm의 원기둥형 몰드에 필터시켜 넣고 30℃에서 100℃까지 승온시키면서 24시간 동안 중합시켰다.
중합 종료후 생성된 중심회전체를 몰드에서 회수하여 진공건조공정을 거쳐 미반응 모노머를 제거한 후 직경 6cm의 회전반응기의 중심부에 고정시켰다. 다음 메틸메타크릴레이트와 벤질메타크릴레이트를 80:20 중량% 비율로 섞은 단량체에 중합개시제인 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴)을 모노머 총합대비 0.1중량%, 분자량조절제인 n-부틸 멜캡탄을 0.5 중량% 혼합한 제2성분을 상기 회전반응기내에 채웠다.
상기와 같이 셋팅된 제조장치의 주변온도를 40℃로 유지하면서 회전반응기를 시계방향으로 100rpm의 속도로 하고, 중심회전체는 시계방향으로 사인함수 100+10sin(10t)의 속도로 2시간 동안 회전시켜 고상의 중심회전체를 제2성분 속으로 용해시켰다. 여기서 t는 초단위의 시간이다.
상기 과정후, 회전반응기와 중심회전체의 속도를 500rpm으로 동일하게 하고 전체 반응기의 온도를 30℃에서 100℃ 까지 24시간에 걸쳐 서서히 승온시켜 중합시켰다. 중합된 프리폼을 회수하여 75℃ 5mmHg 진공에서 48시간 진공 건조시켰다. 제조된 프리폼을 GPC를 통해 분자량을 측정한 결과, 중심과 바깥쪽의 분자량은 100,000과 110,000으로 유사하였다. 간섭현미경으로 굴절률을 측정한 결과, 중심부는 약 1.533이고 외부로 갈수록 점차 감소하여 끝 부분에서는 약 1.515이였다.
상기와 같이 제조된 프리폼을 고분자 광섬유 인출 장치를 이용해 실시예 1과 같이 인출하여 650nm, LED 광원 하에서 광손실을 측정한 결과, 180 dB/km의 결과를 얻었다.
상기와 같은 본 발명에 의해 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법을 제공하여 보다 용이하고 간편하게 GI 고분자 광섬유를 제조할 수 있는 전혀 새로운 제조방법을 제공할 뿐만 아니라, 굴절률 분포의 조절이 가능하도록 하여 향후 정보 전송속도가 매우 높은 고분자 광섬유를 제공할 수 있는 토대를 마련하였다.

Claims (25)

  1. (1) 제1성분이 중합되어 형성된 고상의 중심회전체를 회전반응기 내에 고정시키는 단계;
    (2) 상기 중심회전체 주위에 액상의 제2성분을 채우는 단계;
    (3) 상기 중심회전체 및/또는 회전반응기를 회전시켜 제1성분을 제2성분으로 용해, 확산, 라디알 혼합시키는 단계; 및
    (4) 상기 용해된 제1성분 및 제2성분을 중합시키는 단계로 이루어지는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, (4) 단계에서 제조된 제1성분 및 제2성분의 중합체를 중심회전체로 하여 상기 (1) 내지 (4)단계를 1번 이상 반복함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (2)단계에서 회전반응기 속으로 제2성분을 투입하기 전에, 따로 절단하여 둔 중합된 제1성분의 절편을 제2성분에 용해시킴을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 중심회전체는 회전반응기 중심부에 고정됨을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (3) 단계에서 중심회전체 및/또는 회전반응기의 회전속도는 일정속도이거나 가변속도인 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 회전반응기에 대한 중심회전체의 상대적 회전속도는 하기 수학식 4에 의한 속도 이하로 함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
    [수학식 4]
    여기서c는 상한회전속도이며,과는 제2성분인 액상의 점도와 밀도이며, ΔR = R0- Ri이다. 여기서, R0는 회전반응기의 내경이고, Ri는 중심회전체의 외경임.
  7. 제 6항에 있어서, 회전반응기에 대한 중심회전체의 상대적 속도는 1∼1000rpm인 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법
  8. 제 1항에 있어서, 중심회전체의 외경은 회전반응기 내경의 1∼70%를 차지함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제1성분 및 제2성분은 각각 1종 이상의 단량체, 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제2성분은 제1성분보다 굴절률이 낮음을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변화하는 물체의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 단량체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌, 퍼플루오로-2,2,-디페틸-1,3-디옥솔, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알릴 비닐 에테르 및 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 단일 중합체는 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌, 퍼플루오로-2,2,-디페틸-1,3-디옥솔, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알릴 비닐 에테르, 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종의 단량체로 이루어진 단일중합체임을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 공중합체는 메틸메타크릴레이트-벤질메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 메틸메타크릴레이트-2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트 공중합체, 메틸메타크릴레이트-2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트 공중합체, 메틸메타크릴레이트-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트 공중합체, 메틸메타크릴레이트-2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트 공중합체, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트-펜타플루오르프로필메티크릴레이트 공중합체, 트리플루오로에틸메타크릴레이트-헵타플루오로이소메타크릴레이트 공중합체 및 트리플루오로에틸메타크릴레이트-2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 공중합체인 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 공중합체는 퍼풀루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔을 제1단량체로 하고 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알릴 비닐 에테르 및 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 제2 또는 제3의 단량체로 하여 공중합 또는 삼원공중합한 것임을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 공중합체는 퍼플루오로알릴 비닐 에테르를 제1단량체로 하고 퍼풀루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 헥사 플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 및 플루오로 비닐 에테르로 이루어진 군에서에서 선택된 하나 이상의 단량체를 제2 또는 제3 단량체로 하여 공중합 또는 삼원공중합한 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  16. 제 9항에 있어서, 제1성분 및 제2성분이 중합개시제로 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴) (2,2'-azo-bis(isobutyronitrile)), 1,1'-아조-비스(사이크로헥산카르보니트릴)(1,1'-azo-bis(cyclohexanecarbonitrile)), 디-tert-부틸 페록사이드(di-tert-butyl peroxide), 라우로일페록사이드(lauroylperoxide), 벤조일 페록사이드(benzoylperoxide), tert-부틸 페록사이드(tert-butylperoxide), 아조-tert-부탄 (azo-tert-butane), 아조-비스-이소프로필(azo-bis-isopropyl), 아조-노르말-부탄(azo-n-butane), 디-tert-부틸 페록사이드 (di-tert- peroxide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  17. 제 9항에 있어서, 제1성분 및 제2성분이 분자량조절제(chain transfer agent)로서 노르말-부틸-멀캡탄(n-butyl mercaptan), 라울리멜캡탄(lauryl mercaptan), 도데실 멀캡탄(dodesyl mercaptan)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 (3) 단계가 -10∼70℃의 온도범위에서 이루어짐을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 (4) 단계에서 중심회전체가 제2성분으로 용해되어 직경이 0.01∼90% 남은 시점에서 회전을 중지하는 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 (4) 단계에서 상기 제1성분 및 제2성분의 혼합물을 30∼120℃ 온도조건에서 10시간 내지 100시간에 걸쳐 중합시킴을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  21. 제 1항에 있어서, 중합체를 5mmHg 이하, 50∼150℃ 조건에서 1시간 내지 48시간에 걸쳐 건조하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  22. 제 1항에 있어서, 중합체 주위에 보호층인 클래드층을 제조하는 공정을 부가함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조방법.
  23. 제 1항 내지 22항중의 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체.
  24. 회전반응기, 회전반응기 구동부, 중심회전체 구동부 및 중심회전체를 구동부에 고정시키기 위한 고정수단을 포함함을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조장치.
  25. 제 24항에 있어서, 회전반응기의 온도조절수단이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 중심으로부터 반경방향으로 굴절률이 변하는 물체의 제조장치.
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