KR20070047317A - 플라스틱 광섬유를 수지로 코팅하기 위한 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

코팅 장치에 있어서, 저밀도 폴리에틸렌 (122) 은 다이 (120) 와 니플 (121) 사이의 수지 통로 (123, 124) 에서 흘러서 POF (14) 상에 보호층 (129) 을 갖는 광섬유 스트랜드를 형성한다. 다이 (120) 와 니플 (121) 은 D≤TA≤1.3×D, TA≤L≤4.0×TA, 0.7×TA≤TB1≤1.3×TA, (D1+10)(㎛)≤TB2≤(D1+300)(㎛), TA≤d≤2TA 의 조건을 만족하며, 여기서 TA (㎛) 는 다이 (120) 의 직경을 나타내고, TB1 (㎛) 은 니플 (121) 의 직경을 나타내고, TB2 (㎛) 는 니플 (121) 의 내경을 나타내고, D1 (㎛) 은 POf (14) 의 직경이고, D (㎛) 는 광섬유 스트랜드의 직경이며, d (㎛) 는 다이 (120) 와 니플 (121) 사이의 간격이다.

Description

플라스틱 광섬유를 수지로 코팅하기 위한 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COATING PLASTIC OPTICAL FIBER WITH RESIN}

본 발명은 플라스틱 광섬유를 수지로 코팅하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

유리 광섬유에 비해 전송 손실이 크기 때문에, 플라스틱 광섬유는 광신호의 장거리 전송에 적합하지 않다. 유리 광섬유보다 큰 전송 손실에도 불구하고, 플라스틱 광섬유는 여러 가지 이점을 갖는데, 큰 직경으로 인한 연결의 용이성, 섬유 단자 공정의 용이성, 고정밀도 코어부 배열의 불필요함, 커넥터의 비용 감소, 인간의 신체를 찌르는 위험의 감소, 용이한 구성, 진동에 대한 고저항성 및 저가격 등이다. 따라서, 플라스틱 광섬유를 가전제품 및 자동차에 사용하는 것 뿐만 아니라, 고속 데이터 처리 장치 및 디지털 비디오 인터페이스 (digital video interface:DVI) 링크용 내부배선 등의 단거리, 고성능 케이블에도 사용하도록 계획된다.

플라스틱 광섬유 (이하 "POF" 라고 칭함) 는, 주 구성성분이 폴리머 매트릭스의 유기 화합물인 코어부와, 코어부보다 작은 굴절률을 갖는 재료로 구성된 클래드부로 이루어진다. 플라스틱 광섬유는 프리폴리머를 연신 또는 압출함으로써 동시에 코어부와 클래드부를 포함하는 섬유를 형성하여 제조된다. 광섬유 기재 (이하 "모재(preform)" 로 칭함) 를 형성하고, 상기 모재를 용융 연신함으로써 플라스틱 광섬유를 제조하는 방법도 가능하다.

180 ℃ ~ 260 ℃ 의 온도에서 모재를 용융 연신함으로써 원하는 직경을 갖는 POF 가 형성된다. 용융 연신 공정 동안에, 모재가 전기 가열기로 원통형 가열로에서 가열되는 동안에 모재의 하단부는 모재가 신장되도록 연신된다. 예를 들어, 모재를 고정한 후에, 모재는 가열로 안으로 천천히 미끄러져 내려가서, 모재는 가열로에서 용융된다. 모재의 용융부의 일부가 중력에 의해 아래로 미끄러져 내려올 정도로 모재가 충분히 연화된 후에, 용융된 모재의 선단부는 연신되어 연신 롤러에 걸려서, 모재는 신장되어 POF 를 제조하게 된다(예컨데, 일본 특허 공개 공보 제 11-337781 참조).

이 방법에 의한 베어 POF 제조법은 소정의 제한된 목적으로 사용되지만, 다양한 목적에 적용되는 POF 는 보호부 (예컨데, 보호층을 형성) 로 코팅되거나, POF 를 삽입할 정도로 충분한 내관을 갖는 관에서 유지된다. POF 를 보호함으로써 결함, 손상, 구조적 불균일성 (예컨데, 마이크로 벤딩) 을 방지할 수 있고, POF 를 다루거나 또는 열악한 환경에서 POF 를 사용하는 경우에 광학적 특성을 감소시킬 수 있다. 보호층으로 코팅된 POF 는 플라스틱 광섬유 스트랜드, 플라스틱 광섬유 코드 및 플라스틱 광섬유 케이블이라 불린다. 간단화를 위해서, 플라스틱 광섬유 및 플라스틱 광섬유 코드는 이하에서 플라스틱 광섬유 스트랜드로 불리고, 플라스틱 광섬유 케이블은 이하에서 광섬유 케이블로 불린다. POF 를 보호하는 물질의 예로는 폴리비닐 클로라이드, 나일론(상표명), 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌 에틸아크릴레이트 코폴리머 (EEA) 등의 열가소성 수지이다. 또한 상기에 나열된 열가소성 수지 외에 다른 열가소성 수지를 사용하는 것도 가능하다. 통상적으로, 일본 특허 공개 공보 제 11-337781 에 개시된 바와 같이, 보호층은 용융 폴리머 또는 액체 폴리머를 포함하는 챔버에 POF 를 통과시켜서, 챔버를 통과한 후에 POF 상의 폴리머를 고형화함으로써 POF 상에 형성된다.

보호층은 다이 및 니플을 갖는 코팅 장치를 사용함으로써 형성된다. 예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제 4-254441 호에 기재된 코팅 장치는 POF 직경의 변동을 감소시켜서, 코팅층이 장기간 연속적으로 형성되더라도 POF 의 파손을 방지할 수 있다. 일본 특허 공개 공보 제 10-194793 호에 개시된 코팅 장치는 코팅 공정 동안에 열가소성 수지가 니플의 외부로 흘러나오는 것을 방지하여서, 일정한 두께로 보호층을 형성하는 것을 가능하도록 해준다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 2002-18926 호에 기재된 코팅 방법은 균일한 두께를 갖는 보호층을 형성할 수 있다.

그러나, POF 자체가 플라스틱이기 때문에(예컨데, 폴리메틸 메타크릴레이트;PMMA), POF 의 특성 (예컨데, 전송 손실) 은 150℃ 이상의 온도에서 보호층 수지 (일반적으로 열가소성 수지) 를 용융시키는 열에너지로 인해 악화되는 경향이 있다. 온도가 전송 손실에 영향을 미치지 않는 범위에 있다 하더라도, 용융 수지를 통과시키기 위한 몰드 (다이 및 니플) 의 형태는 POF 에 불필요한 장력을 야 기시켜서 전송 손실을 증가시키게 된다. POF 를 코팅하는 방법에 대해서는, 가압형과 관형이 있다. 가압형 코팅에서, 코팅 수지는 가압된 상태에서 POF 와 접촉하여서, 보호층은 관형 코팅과 비교하여 POF 상에 밀착하여 코팅된다. 그러나, 가압형 코팅은 코팅 수지에서 POF 로 열을 직접 전달한다. 따라서, POF 변형 (예컨데, 늘어남) 에 의해 야기된 전송 손실의 증가는 심각한 문제가 된다.

일본 특허 공개 공보 제 4-254441 호에 개시된 코팅 방법에 있어서, 보호층의 직경의 변동을 감소시키는 것이 가능하여서 열가소성 수지가 니플의 외부로 흘러나오는 문제점을 해결함으로써 우수한 외관의 플라스틱 광섬유 스트랜드 (광섬유 스트랜드) 를 얻게 된다. 그러나, 이 코팅 방법은 코팅 공정 동안에 POF 에 대한 열손상에 의해 야기되는 전송 손실 악화의 문제점을 해결하지는 못한다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 10-194793 호에 개시된 코팅 방법 및 장치는, 비록 이 인용문의 기술이 코팅층의 크기의 정확성 및 안정성을 향상시킨다 하더라도, POF 에 대한 열손상의 문제를 처리하지는 못한다.

POF 에 보호층을 코팅하는데 있어서, 응력이 보호층에 분포하여서 제조된 POF 의 굴절률이 달라지게 된다. 그 결과, POF 를 통한 전송광이 산란되어서 전송 손실이 증가하게 된다. 또한, 외부 공기가 POF 에 보호층 형성시에 도입되면, POF 와 보호층 사이의 계면이 불규칙해져서, 전송 손실이 증가하게 된다.

POF 상에 용융된 코팅 재료를 코팅하기 위한 가압형 코팅에 있어서, POF 에 대한 열적 손상은 광학 특성의 감소 없이 코팅 재료를 코팅하는 것을 어렵게 만든다. 특히, 열손상은 두께가 400 ㎛ ~ 1000 ㎛ 인 두꺼운 코팅층을 형성시에 심 각해져서, 코팅 공정을 두 번 실시하기 위한 2단계 방법이 널리 이용된다. 그러나 이러한 코팅 방법은 보호층을 코팅하기 위한 공정을 증가시킨다. 또한, 코팅 재료의 적절한 조합을 선택하기 위한 필요성이 선택될 코팅 재료의 범위를 좁히게 된다.

본 발명의 목적은 두께가 100 ㎛ ~ 1000 ㎛ 인 보호층을 갖는 플라스틱 광섬유를 코팅하고, 상기 플라스틱 광섬유의 광학적 특성을 유지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

가압형 코팅은, 가압된 상태에서의 코팅 공정으로 인해 플라스틱 광섬유에 열가소성 수지를 촘촘하게 코팅하는 것을 가능하게 한다. 그러나, PMMA 와 같은, 플라스틱 광섬유의 코어부의 재료는 열에 민감해서, 용융 수지가 코팅되는 동안 용융 수지로부터 열이 직접 전달됨에 따라 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 증가하는 경향이 있다. 또한, 소성된 성분을 갖는 굴절률 분포형 플라스틱 광섬유를 제조하는 경우에, 열에 의해 영향을 받는 코어부의 유리 전이 온도의 분포로 인해 전송 손실이 크게 증가하게 된다.

본 발명의 발명자는 코팅 공정 동안에 플라스틱 광섬유의 조건을 조사하였고, 광섬유가 용융 수지의 열에 의해 신장되어서 광섬유가 코어와 클래드 사이의 계면에서 산란 손실을 야기하는 비균일성을 갖는다는 것을 밝혀냈다. 광섬유의 신장은 용융 수지의 온도보다, 코팅 공정 동안 광섬유에 대한 장력에 의해 크게 영향을 받는다. 플라스틱 광섬유에 대한 장력은 광섬유 공급기의 설정 장력에 의해서뿐만 아니라 용융 수지의 압출기의 팁에 부착된 몰드 (다이 및 니플) 의 형태에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 다이 및 니플의 형태를 조정하여서 섬유에 대한 장력을 감소시켜서, 광섬유의 신장을 제어하는 것이 가능하다.

따라서, 다이 및 니플을 통해 이송되는 플라스틱 광섬유에 열가소성 수지를 코팅하기 위한 방법 및 장치는, 하류측의 니플의 가장자리가 플라스틱 광섬유의 이송 방향에 대해 다이에 형성된 다이 출구의 상류에 위치하고, 또한 플라스틱 광섬유가 다이 출구에 도달하기 전에 열가소성 수지로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 다이는 니플과 함께 수지 통로를 구성하기 위해 테이퍼부와, 상기 상기 다이 출구에 대해 신장하고 테이퍼부와 연결된 관형 랜드부를 갖는다. 상기 다이는 이하의 조건을 만족한다;

D≤TA≤1.3×D

TA≤L≤4.0×TA

여기서 L(㎛) 은 랜드부의 길이를 나타내고, TA(㎛) 는 다이 출구의 내경을 나타내며, D(㎛) 는 열가소성 수지로 코팅된 플라스틱 광섬유의 외경을 나타낸다. 보다 바람직하게는, 내경 (TA) 은 1.05×D ~ 1.25×D 이고, 랜드부의 길이 (L) 는 TA ~ 3.5×TA 이다. 가장 바람직하게는, 내경 (TA) 은 1.1×D ~ 1.2×D 이고, 랜드부의 길이 (L) 는 TA ~ 3.0×TA 이다.

또한, 다이 및 니플은 이하의 조건을 만족한다;

0.7×TA≤TB1≤1.3×TA

10(㎛)≤TB2-D1≤300(㎛)

여기서 TB1(㎛) 은 니플의 가장자리의 외경을 나타내고, D1(㎛) 은 플라스틱 광섬유의 직경을 나타내고, 또한 TB2(㎛) 는 니플에 형성된 섬유 통로의 내경을 나타낸다. 보다 바람직하게는, 외경 (TB1) 은 0.8×TA ~ 1.2×TA 이고 (TB2-D1) 의 값은 20 ㎛ ~ 150 ㎛ 이다. 가장 바람직하게는, 외경 (TB1) 은 0.9×TA ~ 1.1×TA 이고 (TB2-D1) 의 값은 30 ㎛ ~ 50 ㎛ 이다.

이송 방향으로의 테이퍼부의 길이는 바람직하게는 TA ~ 2×TA 이고, 보다 바람직하게는 1.1×TA ~ 1.8×TA 이며, 가장 바람직하게는 1.2×TA ~ 1.6×TA 이다.

플라스틱 광섬유의 직경은 200 ㎛ ~ 800 ㎛ 이다. 플라스틱 광섬유는 코어 및 이 코어 주위에 형성된 클래드를 포함하고, 상기 코어는 아크릴 수지로 형성된다.

Tm≤TD≤(Tm+30) 의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 여기서 TD(℃) 는 플라스틱 광섬유에 코팅시의 열가소성 수지의 온도이고, Tm(℃) 은 열가소성 수지의 용융점이다. 열가소성 수지의 용융점은 130℃ 이상인 것이 바람직하다. 열가소성 수지의 용융 유량은 20 g/10 min 이하인 것이 바람직하다. 플라스틱 광섬유는 열가소성 수지를 코팅한 후에 단계적으로 플라스틱 광섬유를 단계적으로 냉각하는 단계를 받는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 플라스틱 광섬유는 다이 출구에 도달하기 전에 열가소성 수지로 코팅되기 때문에, 플라스틱 광섬유에 대한 장력을 감소시킬 수 있고, 따라서 플라스틱 광섬유의 변형을 야기하지 않고도 열가소성 수지를 코팅할 수 있다.

또한, 다이가 플라스틱 광섬유의 외부 표면에 평행한 관형 랜드부를 갖기 때문에, 플라스틱 광섬유의 두께는 균일해진다. 또한, 상기 조건들을 만족함으로써 열가소성 수지를 코팅한 후에 전송 손실의 증가, 플라스틱 광섬유의 응력 분산, 변형을 방지할 수 있다.

플라스틱 광섬유는 열가소성 수지가 코팅된 후에 단계적으로 냉각되기 때문에, 플라스틱 광섬유에 대한 열손상을 감소시키고 열가소성 수지의 빠른 수축으로 야기되는 코팅층에서의 기포를 방지할 수 있다.

도 1 은 광섬유 케이블을 제조하기 위한 순서도이다. 모재 형성 공정 (11) 에서 모재 (12) 는 모재의 외부 클래드부 및 코어부를 위해 폴리머 원료로부터 형성된다. 모재 (12) 는 원하는 반경 (예컨데, 300 ㎛ ~ 800 ㎛) 을 갖는 플라스틱 광섬유(POF) 를 형성하기 위해 연신 공정 (13) 을 받는다. POF (14) 는 권취릴에 권취된다. POF (14) 를 보호하기 위해서, 모재 (12) 는 연신 공정 (13) 에서 코팅될 수 있다. POF (14) 가 비코팅 플라스틱 광섬유 또는 코팅된 플라스틱 광섬유를 나타낸다는 것을 주의해야 한다. 제 1 코팅 공정 (15) 에서, 플라스틱 광섬유 스트랜드(광섬유 스트랜드)(16) 를 얻기 위해 POF (14) 에 보호층이 형성된다.

광섬유 스트랜드 (16) 가 광전송 매채로서 사용될 수 있더라도, 플라스틱 광섬유에는 통상적으로 인장, 압력, 측압, 굽힘 및 습기에 견딜 수 있는 기능이 부여된다. 따라서, 광섬류 스트랜드 (16) 는 다발이 된다. 필요하다면, 광섬유 스트랜드 (16) 는 충격 흡수재로 다발질 수 있다. 그 후에, 제 2 코팅 공정 (17) 이 실행되어 최외각층이 형성된다. 이로써, 플라스틱 광섬유 케이블(광섬유 케이블)(18) 이 제조된다.

[POF 의 원료]

(코어부)

코어부의 원료로서는, 벌크 중합이 용이한 중합성 모노머를 선택하는 것이 바람직하다. 광투과성이 높고 벌크 중합이 용이한 원료의 예로는 (메트) 아크릴 산 에스테르[(a) 불소가 없는 (메트) 아크릴 에스테르, (b) 불소를 갖는 (메트) 아크릴 에스테르], (c) 스티렌계 화합물, (d) 비닐 에스테르 등이 있다. 코어부는 이 모노머 중 하나로 구성된 호모폴리머, 이 모노머 중 2 종 이상으로 구성된 공중합체 또는 호모폴리머 및/또는 공중합체의 혼합물로 이루어진다. 이들 가운데, (메트) 아크릴 산 에스테르가 중합성 모노머로 사용되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 중합성 모노머로서 불소가 없는 (a) (메트) 아크릴 에스테르의 예로는 메틸 메타크릴레이트 (MMA: methyl methacrylate); 에틸 메타크릴레이트; 이소프로필 메타크릴레이트; 테르트-부틸 메타크릴레이트; 벤질 메타크릴레이트(BzMA: benzyl methacrylate); 페닐 메타크릴레이트; 시클로헥실 메타크릴레이트, 디페닐메틸 메타크릴레이트; 삼환형 [ 5ㆍ2ㆍ1ㆍ0^{2. 6} ] 데카닐 메타크릴레이트 ; 아다만틸 메타크릴레이트; 이소보닐 메타크릴레이트; 메틸 아크릴레이트; 에틸 아크릴레이트; 테르트- 부틸 아크릴레이트; 페닐 아크릴레이트 등이 있다.

(b) 불소를 갖는 (메트) 아크릴 에스테르의 예로는 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트; 2,2,3,3-테트라플루오로 프로필 메타크릴레이트; 2,2,3,3,3-펜타플루오로 프로필 메타크릴레이트; 1-트리플루오로메틸-2,2,2-트리플루오노메틸 메타크릴레이트; 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로메틸 메타크릴레이트; 2,2,3,3,4,4- 헥사플루오로펜틸 메타크릴레이트 등이 있다. 또한, (c) 스티렌계 화합물의 예로는, 스티렌; α-메틸스티렌; 클로로스티렌; 브로모스티렌 등이 있다. (d) 비닐에스테르의 예로는 비닐아세테이트; 비닐벤조에이트; 비닐페닐아세테이트; 비닐클로로아세테이트 등이 있다. 중합성 모노머는 상기 종류들에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 모노머의 종류와 조성은 코어부의 코폴리머 또는 호모폴리머의 굴절률이 외부 클래드부의 굴절률과 비교해 비슷하거나 더 크도록 선택된다. 원료용 폴리머로서는 투명 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 가 보다 바람직하다.

POF (17) 가 근원적외선 전송용으로 이용되면, 광학 부재에서의 C-H 결합은 흡수 손실을 야기한다. C-H 결합의 수소 원자 (H) 가 중수소 원자 (D) 또는 불소 (F) 에 의해 치환되는 폴리머를 사용함으로써, 전송 손실을 야기하는 파장역이 장파역이 될 수 있다. 일본 특허 제 3332922(미국 특허 제 ,5541,247 호의 대응 특허) 호에는 예로서 중수소화 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA-d8), 폴리트리플루오로에틸메타크릴레이트 (P3FMA) 및 폴리헥사플루오로 이소프로필-2-플루오로아크릴레이트 (HFIP2-FA) 등의 폴리머가 나와있다. 따라서, 전송광의 손실을 경감할 수 있다. 분산을 야기하는 모노머의 이물질 및 불순물을 중합 전에 충분히 제거하여서, 중합 후의 POF 의 투명성을 유지해야 한다는 것을 주의해야 한다.

(클래드부)

코어부의 전송 빛이 코어부와 클래드부 사이의 계면에서 전반사되기 위해서, 클래드부의 재료는 코어부보다 더 작은 굴절률 및 코어부와의 우수한 밀착성을 갖도록 요구된다. 만일 코어부와 클래드 사이에 불규칙성이 있거나, 클래드부의 재료가 코어부와 밀착하지 않는다면, 코어부와 클래부 사이에 다른 층이 생길 수도 있다. 예를 들어, 코어부의 표면 (관형 클래드관의 내벽) 에 코어부의 매트릭스와 동일한 조성으로 형성된 내부 코어층은 코어부와 클래드부 사이의 계면 상태를 향상시킬 수 있다. 내부 코어층의 상세 사항은 후에 설명될 것이다. 내부 코어층 대신에, 클래드부는 코어부의 매트릭스와 동일한 조성을 갖는 폴리머로 형성될 수 있다. 플라스틱 광섬유의 광학적 및/또는 기계적 특성을 향상시키기 위해 내부 클래드층이 바람직하지만, 플라스틱 광섬유는 내부 클래드층을 포함하지 않을 수도 있다.

우수한 인성, 내습성 및 내열성을 갖는 재료가 클래드부의 소재로 바람직하다. 예를 들어, 불소를 함유하는 모노머의 폴리머 또는 공중합체가 바람직하다. 불소를 함유하는 모노머로서, 불화 비닐리덴 (PVDF: vinylidene fluoride) 이 바람직하다. 10 중량 % 의 불화 비닐리덴을 갖는 중합성 모노머 1 종 이상을 중합하여 얻은 불소 수지를 사용하는 것 또한 바람직하다.

용융 압출법에 의해 클래드부용 폴리머를 형성하는 경우, 용융 폴리머의 점도는 적절하게 될 필요가 있다. 이 용융 폴리머의 점도는 분자량과 관련있으며, 특히 중량 평균 분자량과 관련이 있다. 바람직한 실시형태에서, 중량 평균 분자량은 바람직하게는 10,000 ~ 1,000,000, 보다 바람직하게는 50,000 ~ 500,000 이다.

또한 습기로부터 코어부를 보호하는 것이 바람직하다. 그래서, 흡습율이 낮은 폴리머를 클래드부의 재료로 사용한다. 클래드부는 포화 흡습율 (흡습율) 이 1.8 % 미만인 폴리머로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 폴리머의 흡습율은 1.5 % 미만, 가장 바람직하게는 1.0 % 미만이다. 내부 클래드층은 유사한 흡습율을 갖는 폴리머로 형성되는 것이 바람직하다. 흡습율 (%) 은 ASTM D 570 실험법에 따라, 23 ℃ 의 수중에 폴리머 시험편을 1주간 침지하여, 그 때의 흡습율을 산출하여 얻을 수 있다.

(중합 개시제)

코어부 및 클래드부로서 폴리머를 형상하기 위해 모노머를 중합할 시, 모노머 중합을 개시하기 위해 중합 개시제가 첨가될 수 있다. 첨가되는 중합 개시제는 모노머 및 중합 방법에 따라 적절히 선택된다. 라디컬을 발생시키는 중합 개시제의 예로는, 벤조일 페록사이드 (BPO: benzoil peroxide); 테르트-부틸페록시-2-에틸헥사네이트 (PBO: tert-butylperoxy-2-ethylhexanate); 디-테르트-부틸페록사이드 (PBD: di-tert-buthylperoxide); 테르트-부틸페록시이소프로필카보네이트 (PBI: tert-butylperoxyisopropylcarbonate); n-부틸-4,4-비스(테르트-부틸페록시)발라레이트 (PHV: 4-bis(tert-butylperoxy)valarate)) 등의 페록사이드 화합물이 있다. 중합 개시제의 다른 예로는, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴; 2,2'-아조비스(2-메틸부틸로니트릴); 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카보니트릴); 2,2'-아조비스(2-메틸프로판); 2,2'-아조비스(2-메틸부탄); 2,2'-아조비스(메틸펜탄); 2,2'-아조비스(2,3-디메틸부탄); 2,2'-아조비스(2-메틸헥산); 2,2'-아조비스(2,4-디메틸펜탄); 2,2'-아조비스(2,3,3-트리메틸부탄); 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄); 3,3'-아조비스(3-메틸펜탄); 3,3'-아조비스(3-메틸헥산); 3,3'-아조비스(3,4-디메틸펜탄); 3,3'-아조비스(3-에틸펜탄); 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트); 디에틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트); 디-테르트-부틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 아조 화합물이 있다. 이러한 중합 개시제는 상기 물질에만 한정되지 않는다. 한 종류 이상의 중합 개시제가 혼합될 수 있다.

(연쇄 이동제)

클래드부 및 코어부용 중합성 조성물은 주로 폴리머의 분자량을 제어하기 위해 연쇄 이동제(chain transfer agent)를 함유하는 것이 바람직하다. 연쇄 이동제는 중합성 모노머로부터 폴리머를 형성할 때, 중합 속도 및 중합도를 제어할 수 있기 때문에, 폴리머의 분자량을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 모재를 연신하여 POF 를 만들 때, 연쇄 이동제로 분자량을 조절하면 연신 공정시 POF 의 기계적 특성을 제어할 수 있게 된다. 따라서, 연쇄 이동제를 추가하여 POF 의 생산성을 증진시키는 것이 가능하게 된다.

중합성 모노머의 종류에 따라 연쇄 이동제의 종류와 양을 선택한다. 각 모노머에 대한 연쇄 이동제의 연쇄 이동 rP수는, 예를 들면, "폴리머 핸드북 제 3 판" (J.BRANDRUP & E.H.IMMERGUT 저, JOHN WILEY & SON 발행) 에 나와있다. 또한, 연쇄 이동 rP수는 "폴리머 합성 실험법" (오츠 타카유키 & 키노시타 마사요시 저, 1972 년 카가쿠도 진 발행) 에 나와있는 실험 방법을 통해 계산될 수 있다.

연쇄 이동제의 바람직한 예는 알킬메르캅탄류 [예를 들면, n-부틸메르캅탄; n-펜틸메르캅탄; n-옥틸메르캅탄; n-라우릴메르캅탄; 테르트-도데실메르캅탄 등], 티오페놀류 [예를 들면, 티오페놀; m-브로모티오페놀; p-브로모티오페놀; m-톨루엔티올; p-톨루엔티올 등] 가 있다. 특히 알킬 메르캅탄류의 n-옥틸메르캅탄, n-라우릴메르캅탄 및 테르트-도데실메르캅탄을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 연쇄이동제의 불소 원자 (F) 또는 중수소 원자 (D) 가 C-H 결합의 수소 원자를 치환할 수 있다. 연쇄 이동제는 상기 물질로 제한되지 않는 점을 주의해야 한다. 연쇄 이동제의 한 종류 이상을 혼합할 수 있다.

(굴절률 조절제)

상기 코어부용 중합성 조성물에 굴절률 조절제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 상기 클래드부용 중합성 조성물에 굴절률 조절제를 첨가하는 것도 바람직하다. 굴절률 조절제의 농도 분포를 제공함으로써 굴절률 분포를 갖는 코어부를 쉽게 형성할 수 있다. 굴절률 조절제 없이도, 코어부에 일종 이상의 중합성 모노머의 공중합비의 분포를 제공함으로써 굴절률 분포를 갖는 코어부를 형성할 수 있다. 그러나 공중합체의 조성 제어를 고려하여, 굴절률 조절제를 추가하는 것이 바람직하다.

굴절률 조절제는 "도펀트" 라 칭한다. 도펀트는 결합될 중합성 모노머와 상이한 굴절률을 갖는 화합물이다. 도펀트와 중합성 모노머 사이의 굴절률 차는 0.005 이상이 바람직하다. 도펀트는, 도펀트를 포함하지 않는 폴리머와 비교하여, 폴리머의 굴절률을 증가시키는 특징이 있다. 일본 특허 공개 공보 제 3332922 호와 일본 특허 공보 제 5-173026 호에 기재된 바와 같이, 모노머로부터 형성된 폴리머와 비교하여, 도펀트는 용해 파라미터에서의 차가 7 (cal/cm³)^1/2 이하이고, 굴절률에서의 차가 0.001 이상인 특징이 있다. 만일 폴리머와 안정적으로 존재할 수 있다면, 이러한 특징을 갖는 어떤 물질도 도펀트로 사용될 수 있으며, 이 물질은 상기 설명된 바와 같이 중합성 모노머의 중합 조건 (온도 및 압력 조건 등)하에서 안정적일 수 있다.

굴절률을 변화시킬 수 있고 폴리머와 안정적으로 존재할 수 있다면 상기 특징을 갖는 어떤 물질도 도펀트로 사용될 수 있으며, 이 물질은 상기에 설명된 중합성 모노머의 중합 조건 (온도 및 압력 조건 등) 하에서 안정적일 수 있다. 이 실시형태는 코어부의 중합성 화합물과 도펀트를 혼합하고, 계면겔 중합법에 따라 중합의 방향을 제어하고, 코어부를 형성하는 공정 동안 도펀트로서 굴절률 조절제의 밀도 변화를 제공하여, 코어부에서 굴절률 분포를 형성하는 방법을 보여준다. 이하에서는, 굴절률 분포를 갖는 코어를 "굴절률 분포형 코어" 라고 부른다. 이러한 굴절률 분포형 코어는 넓은 범위의 전송역을 갖는 굴절률 분포형 플라스틱 광학 부재에 사용된다. 도펀트는 중합성 화합물이 될 수 있고, 이런 경우에는, 공중합 성분으로서 도펀트를 갖는 공중합체가 도펀트가 없는 폴리머와 비교하여 굴절률이 증가하는 것이 바람직하다. 이러한 공중합체의 예는 MMA-BzMA 공중합체이다.

도펀트의 예로는, 벤조산 벤질 (BEN: benzyl benzoate); 황화 디페닐 (DPS: diphenyl sulfide); 인산 트리페닐 (TPP: triphenyl phosphate); 프탈산 벤질 n-부틸 (BBP: benzyl n-butyl phthalate); 프탈산 디페닐 (DPP: diphenyl phthalate); 디페닐 (DB: diphenyl); 디페닐메탄 (DPM: diphenylmethane); 인산 트리크레실 (TCP: tricresyl phosphate); 디페닐술폭시드(DPSO: diphenylsulfoxide); 황화 디페닐 유도체; 디티안 유도체 등이 있다. 그들 중에서, BEN, DPS, TPP, DPSO, 황화 디페닐 유도체 및 디티안 유도체가 바람직하다.

광파장역에서 투명성을 향상시키기 위해서, 수소 원자가 불소 원자 또는 중수소 원자에 의해 치환된 화합물을 이용하는 것이 가능하다. 도펀트가 트리브로모 페닐메타크릴레이트 등의 중합성 화합물일 경우에는, 중합성 모노머와 중합성 도펀트의 공중합 때문에 여러 가지 특성 (특히 광학 특성) 을 조절하기가 어렵더라도 내열성의 면에서는 유리하다.

코어부와 혼합된 굴절률 조절제의 밀도와 분포를 조절하여 POF 의 굴절률을 조절하는 것이 가능하다. POF 의 용도, 코어 물질 등과 관련해 굴절률 조절제의 양을 적절히 선택할 수 있다.

중합성 화합물에 한 종류 이상의 도펀트를 첨가할 수 있다. 이 경우에, 도펀트는 벤젠 고리를 갖는 것이 바람직하고, 치환물의 함메트값(도펀트가 복수의 치환물을 갖는다면 그 함메트 상수의 가중 평균)은 0.04 이하인 것이 바람직하고, 그 SP 값은 10.9 이하인 것이 바람직하다.

(다른 첨가제)

광전송량을 감소시키지 않기 위해, 다른 첨가제들도 코어부 및 클래드부에 함유될 수 있다. 예를 들어, 내후성이나 내구성을 향상시키기 위한 목적으로 안정화제를 사용할 수 있다. 또한, 광신호를 증폭시키기 위해 유도 방출 기능 화합물을 첨가할 수도 있다. 이러한 화합물들을 모노머에 첨가할 때, 감쇠된 신호광이 여기(excitation)로 증폭되어 전송 거리가 길어진다. 따라서, 이러한 첨가제를 함유한 광학 부재는 광전송 링크에서 광섬유 증폭기로서 사용될 수 있다. 상기 모노머에 첨가제를 중합하여서 코어부 및/또는 클래드부에 첨가제를 함유시킬 수 있다.

(모재의 제조 방법)

코어부 및 클래드부를 갖는 굴절률 분포형 플라스틱 광섬유 본체를 제조하는 방법을 본 발명의 바람직한 실시형태로 설명할 것이다. 이하의 제조 방법의 두가지 실시형태는 본 발명을 제한하지 않는다.

제 1 실시형태에서, 클래드부용 중합성 조성물을 중합하여 중공관을 형성한다. 또는, 열가소성 수지를 용융 압출하여 중공 원통관을 형성한다 (제 1 공정) . 중공 원통관에서 코어부용 중합성 조성물의 계면겔 중합을 통해 코어부를 형성하여서, 코어부 및 클래드부를 갖는 모재를 만들 수 있다(제 2 공정). 모재의 형태를 변화시켜서 POF 를 제조한다 (제 3 공정). 제 2 공정에서 굴절률 분포형 POF 는 도편트와 혼합된 중합성 조성물의 계면겔 중합에 의해 제조된다.

제 2 실시형태에서, 내부 클래드부는 제 1 실시형태의 클래드부에 대응하는 중공관(외부 클래드부)의 내부에 형성된다 (제 1 공정).

예를 들어, 중공 원통관은 불화 폴리비닐리덴과 같은 불소를 함유하는 수지로 형성된다. 두 개의 층을 포함하는 원통관은, 내부 클래드용 중합성 조성물의 회전 중합에 의해 단일층 원통관 내부에 내부 클래드층을 형성함으로써 제조된다 (제 1 공정). 그 다음, 코어부용 중합성 조성물의 계면겔 중합에 의해 2 층 원통관의 중공 영역에 코어부를 형성하여서 (제 2 공정), 모재를 얻는다. 모재의 형태를 적절하게 변형시킨 후에 (제 3 공정), 광학 부재인 POF 를 얻는다.

제 2 실시형태에 따른 2 층 원통관이 상기 설명과 같이 단계적으로 형성되더라도, 내부 클래드부용 중합성 조성물 및 외부 클래드부용의 불소 함유 수지를 용융 압출시키는 단일 단계에 의해 2 층의 원통관을 형성하는 것이 가능하다.

제 1 실시형태에 따르면, 클래드부용 중합성 모노머의 조성은 코어부용의 중합성 모노머의 조성과 동일한 것이 바람직하다. 제 2 실시형태에서, 내부 클래드부용 중합성 모노머의 조성은 코어부용의 중합성 모노머의 조성과 동일한 것이 바람직하다. 중합성 모노머의 조성비는 꼭 동일할 필요는 없고, 중합성 모노머에 첨가되는 보조 성분도 동일할 필요는 없다. 동일한 종류의 중합성 모노머를 제공하여 클래드부와 코어부 사이의 계면 (또는 제 2 실시형태에 따르면 내부 클레드부와 코어부 사이의 계면) 에서 광투과성 및 접착성을 향상시킬 수 있다. 외부 클래드부 또는 내부 클래드부의 수지가 성분들의 굴절률이 서로 다른 공중합체일 경우, 성분의 혼합비를 조절하여 코어부와 외부 클래드부 또는 코어부 사이의 굴절률 차를 크게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 굴절률이 변하는 구조를 쉽게 얻을 수 있다.

제 2 실시형태에서, 외부 클래드부와 코어부 사이의 내부 클래드층은 외부 클래드부 및 코어부용 물질의 차이로 인해 야기된 POF 의 생산성과 접착성의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 외부 클래드부와 코어부에 사용될 수 있는 물질을 증가시키는 것이 가능하다. 외부 클래드부에 상응하는 원통관의 두께와 직경은 중합성 조성물의 회전 중합 공정 또는 시판중인 불소 수지의 용융 압출 공정에서 조절될 수 있다. 원통관의 중공 영역에서, 내부 클래드부용 중합성 조성물은 회전 중합을 받아서, 원통관의 내부에 클래드부가 형성된다. 상기 중합성 조성물과 불소 수지로 구성된 공중합체를 공압출하여 동일한 구조를 형성할 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 굴절률 분포 조절제의 농도 분포를 제공하여 굴절률 분포형 POF 를 얻고, 본 발명은 또한 다른 종류의 POF 에도 적용 가능하다. 또한, 굴절률 조절제의 농도 분포는 회전 겔 중합법 및 계면 겔 중합법에 의해 제공될 수 있고, 이에 대해서는 후술될 것이다.

상기 외부 클래드부용, 내부 클래드부용 및 코어부용 중합성 조성물의 성분의 바람직한 양은 성분들의 종류에 따라 결정될 수 있다. 일반적으로, 중합 개시제의 양은 중합성 모노머의 0.005 중량 % ~ 0.5 중량 % 가 바람직하고, 0.01 중량 % ~ 0.5 중량 % 인 것이 보다 바람직하다. 연쇄 이동제의 양은 중합성 모노머의 0.10 중량 % ~ 0.40 중량 % 가 바람직하고, 0.15 중량 % ~ 0.30 중량 % 인 것이 보다 바람직하다. 굴절률 조절제의 양은 중합성 모노머의 1 중량 % ~ 30 중량 % 가 바람직하고, 1 중량 % ~ 25 중량 % 인 것이 보다 바람직하다.

상기 얻어진 모재의 연신 공정을 고려하여, 외부 클래드부, 내부 클래드부 및 코어부용 중합성 종성물을 중합하여 얻은 폴리머의 중량 평균 분자량은 10,000 ~ 1,000,000 가 바람직하다. 중량 평균 분자량이 30,000 ~ 500,000 인 것이 보다 바람직하다. 모재의 연신 특성은 중량 평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 얻어지는 분자량 분포 (MWD: molecular weight distribution) 에 의해 영향을 받는다. 큰 MWD 를 갖는 모재는 바람직하지 않은데, 왜냐하면 과도하게 큰 분자량을 갖는 부분은 연신 특성이 불량하고, 더 나쁜 경우에는 모재를 연신할 수 없게 되기 때문이다. 따라서, MWD 의 값은 4 이하가 바람직하고, 3 이하가 더욱 바람직하다.

다음으로, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태 (특히 제 1 실시형태) 에 따른 각 제조 공정이 보다 자세하게 기재될 것이다.

(제 1 공정)

제 1 공정에서, 클래드부용 단일층 원통관, 또는 외부 클래드부 및 내부 클래드부용 2층 원통관을 제작한다. 모노머를 중합하여 관 모양으로 성형하여 이러한 원통관을 제작한다. 예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제 3332922 호에 기재된 회전 중합 및 용융 압출로 원통관을 제작한다.

중공 원통관은, 중합성 조성물을 담고 있는 원통형 중합 챔버(외부 클래드관)가 회전하는 동안 상기 조성물이 중합되는 회전 중합법으로 중합성 조성물로부터 형성된다. 클래드부(내부 클래드부)용 중합성 조성물이 중합 챔버(불소 수지의 외부 클래드부)에 주입된 후, 중합 챔버(외부 클래드부)가 회전하여 (중합 챔버의 축선이 수평을 유지하는 것이 바람직하다) 중합성 조성물이 중합된다. 그로 인해, 클래드부는 원통형 중합 챔버 내부에 형성된다. 제 2 실시형태에 따라, 외부 클래드부의 내부에 내부 클래드부가 형성된다.

클래드부 또는 중공 내부 클래드부에 중합성 조성물을 주입하기 전에, 중합성 조성물을 여과시켜 중합성 조성물에 함유되어 있던 불순물을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 모재의 품질의 열화를 야기하지 않고 중합 전후의 공정을 복잡하게 만들지 않는 한, 일본 특허 공개 공보 평 10-293215 에 기재된 것과 같이 용이한 취급을 위해 원료 (중합성 조성물) 의 점도를 조절하고, 또한 중합 시간을 단축하기 위해 예비 중합을 실행하는 것이 가능하다. 중합 공정의 온도 및 시간은 중합에 사용되는 중합 개시제 및 모노머에 따라 결정된다. 일반적으로, 중합 시간은 5 시간 ~ 24 시간이 바람직하다. 중합 온도는 60 ℃ ~ 150 ℃ 인 것이 바람직하다. 일본 특허 공개 공보 평 08-110419 호에 기재된 것과 같이, 원료는 점도의 증가를 위해 예비 중합을 받는 것이 바람직하다. 이러한 예비 중합은 원통관의 형성에 소요되는 중합 시간을 단축시킬 수 있다. 중합 챔버는 높은 강성의 금속 또는 유리 챔버인 것이 바람직한데, 왜냐하면 만일 중합 챔버가 회전에 의해 변형된다면 원통 폴리머관이 왜곡될 수 있기 때문이다.

원통관은 펠릿형 또는 분말형 수지로 만들어질 수 있다 (바람직하게는 불소 수지). 펠릿 또는 분말형 수지를 포함하는 원통형 중합 챔버의 양 끝을 밀봉한 후, 중합 챔버를 회전시킨다 (중합 챔버의 축선을 수평으로 유지하는 것이 바람직하다). 그 다음, 수지의 용융점보다 높은 온도에서 수지를 가열하여, 중공 원통 폴리머관을 제조한다. 용융 수지 열산화에 의한 열, 산화, 및 감압을 방지하기 위해서, 중합 챔버는 질소 가스, 이산화탄소 가스 및 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 채워지는 것이 바람직하다. 또한, 중합 공정 전에 수지를 충분히 건조시키는 것이 바람직하다.

용융 폴리머를 압출 성형하여 클래드부를 성형하는 경우에, 중합 후의 폴리머의 형태 (원통형) 는 압출 성형과 같은 성형 기술을 사용하여 적절하게 조절된다. 폴리머의 용융 압출 장치는 두 가지 유형이 있는데, 내부 사이징 다이(inner sizing die) 형과 외부 다이 감압 흡수형이 있다.

도 2 에는, 내부 사이징 다이형의 용융 압출 장치가 도시되어 있다. 용융 압출 장치에서, 단일 스크류 압출기 (도시되지 않음) 는 클래드부용 원료 폴리머 (31) 를 다이 본체 (32) 로 압출한다. 다이 본체 (32) 에서, 원료 폴리머 (31) 를 원통형으로 변경하기 위한 안내 부재 (33) 가 제공된다. 안내 부재 (33) 를 통해, 원료 폴리머 (31) 는 다이 본체 (32) 와 내부 로드 (34) 사이의 유로 (34a) 를 지나간다. 원료 폴리머 (31) 는 다이 본체 (32) 의 출구 (32a) 로부터 압출되어서 중공 원통관을 갖는 클래드부 (35) 가 형성된다. 클래드부 (35) 의 압출 속도에 제한은 없지만, 클래드부 (35) 의 균일성과 생산성의 측면에서, 압출 속도는 1 cm/min ~100 cm/min 이 바람직하다.

다이 본체 (32) 는 원료 폴리머 (31) 를 가열하기 위한 가열기(도시되지 않음)를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하나 이상의 가열기 (예를 들어, 증기, 열오일, 전기 가열기 등을 사용한 가열 장치) 가 유로 (34a) 를 따라 제공되어 다이 본체 (32) 를 코팅한다. 온도계 (36) 가 다이 본체 (32) 의 출구 (32a) 부근에 제공된다. 가열 온도를 조절하기 위해서, 온도계 (36) 는 출구 (32a) 근처의 클래드부 (35) 의 온도를 측정한다.

냉각부는 다이 본체 (32) 에 제공될 수 있다. 클래드부 (35) 의 온도는 다이 본체 (32) 에 고정된 온도조절장치 (예를 들어, 물, 부동액, 오일 등의 액체를 사용한 냉각장치 및 전기 냉각 장치) 에 의해 조절된다. 클래드부 (35) 는 다이 본체 (32) 의 자연 냉각으로 냉각될 수 있다. 가열 장치가 다이 본체 (32) 에 제공될 때, 냉각 장치는 원료 폴리머 (31) 가 흐르는 방향에 대해 가열 장치의 하류에 제공되는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4 에는, 외부 다이 감압 흡수형의 용융 압출 장치가 도시되어 있다. 도 3 은 용융 압출 장치를 포함하는 제조 라인 (40) 의 실시형태를 보여준다. 도 4 에는, 제조 라인 (40) 의 성형 다이 (43) 의 단면이 도시되어 있다.

도 3 에서, 제조 라인 (40) 은 용융 압출 장치 (41), 압출 다이 (42), 성형 다이 (43), 냉각 장치 (44) 및 공급 장치 (45) 를 포함한다. 펠릿 투입 호퍼 (46) 로부터 공급된 원료 폴리머는 용융 압출 장치 (41) 에 제공된 용융부 (41a) 에서 용융된다. 용융된 폴리머는 압출 다이 (42) 에 의해 압출된 후, 성형 다이 (43) 에 공급된다. 성형 다이 (43) 는 진공 펌프 (47) 와 연결되어 있다. 압출 속도 (S) 는 0.1 (m/min) ~10 (m/min) 이 바람직하고, 0.3 (m/min) ~ 5.0 (m/min) 인 것이 보다 바람직하며, 0.4 (m/min) ~ 1.0 (m/min) 인 것이 가장 바람직하다. 압출 속도 (S) 는 상기 바람직한 범위에 한정되지는 않는다.

도 4 에서, 성형 다이 (43) 는 성형관 (50) 을 가지며, 우너료 폴리머가 이 성형관을 지나면서 중공 원통 클래드 (52) 를 형성하게 된다. 성형관 (50) 에는 다수의 흡입 구멍 (50a) 이 있다. 흡입 구멍 (50a) 은 성형관 (50) 의 외부에 제공된 감압 챔버 (53) 에 연결되어 있다. 감압 챔버 (53) 가 진공 펌프 (47) 에 의해 감압되면, 클래드 (52) 의 외벽은 성형관 (50) 의 성형면 (내부면) 에 밀착하여서, 클래드 (52) 의 두께는 균일해진다. 감압 챔버 (53) 의 압력 (절대 압력) 은 20 kPa ~50 kPa 이 바람직하지만, 이 범위로 제한되지는 않는다. 클래드 (52) 의 직경을 조절하기 위해서, 스로트(throat) 부재 (54) (직경 조절 부재) 를 성형 다이 (43) 의 입구에 고정하는 것이 바람직하다.

성형을 위해 성형 다이 (43) 를 통과한 클래드 (52) 는 냉각 장치 (44) 에 공급되고, 냉각 장치에는 다수의 노즐 (60) 이 제공되어 클래드 (52) 에 냉각수 (61) 를 분무한다. 따라서, 클래드 (52) 는 냉각되어 경화된다. 분무된 냉각수 (61) 는 물 수용기 (62) 에 회수되어, 배수구 (62a) 를 통해 배출된다. 클래드 (52) 는 냉각 장치 (44) 에서 권취 장치 (45) 쪽으로 연신된다. 권취 장치 (45) 는 구동 롤러 (65) 와 가압 롤러 (66) 를 포함한다. 공급 장치 (45) 에 의한 권취 속도는 구동 롤러 (65) 에 연결되어 있는 모터 (67) 에 의해 조절된다. 클래드 (52) 는 구동 롤러 (65) 와 가압 롤러 (66) 사이에 위치한다. 클래드 (52) 의 공급 속도는 구동 롤러 (65) 에 의해 조절되고 클래드 (52) 의 공급 위치는 가압 롤러 (66) 에 의해 조절된다. 따라서, 클래드 (52) 의 형태와 두께를 유지하는 것이 가능하다. 만일 필요하다면, 구동 롤러 (65) 및 가압 롤러 (66) 는 밸트형이 될 수 있다.

클래드는 기계적 강도 및 난연성과 같은 기능을 제공하기 위해 복수층으로 구성될 수 있다. 또한, 소정 범위의 산술 평균 조도를 갖는 중공 원통관을 형성한 후에, 원통관의 외부면은 불소 수지 등으로 코팅된다.

클래드 (52) 의 광학 특성 및 생산성의 관점에서 클래드 (52) 의 외경 (D')은 50 mm 이하가 가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 외경 (D') 은 2 mm ~ 30 mm 이다. 클래드 (52) 의 두께 (t) 는 클래드 (52) 가 그 형태를 유지하는 한에서 작아지는 것이 가능하다. 두께 (t) 는 2 mm~ 20 mm 인 것이 바람직하다. 외경 (D') 과 두께 (t) 의 이러한 수학적 수치가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

내부 클래드층의 원료인 중합성 모노머의 예는 코어부와 동일하다. 내부 클래드층은 주로 코어부의 형성을 위해 제공되므로, 내부 클래드층의 두께는 코어부가 벌크 중합되는 한에서 작아질 수 있다. 내부 클래드층은 코어부와 합하여 코어부의 벌크 중합 후에 단일 코어부를 형성할 수 있다. 따라서, 벌크 중합 전의 내부 클래드층의 두께 (t2) 의 하한치는 0.5 mm ~ 1.0 mm 또는 그 이상인 것이 바람직하다. 두께 (t2) 의 상한치는 코어부가 굴절률 분포를 갖는 한에서 모재의 크기에 따라 선택될 수 있다.

폴리머로 형성된 단일 또는 이중층 원통 구조는 그 일단부가 막히게 바닥부를 가져서, 코어부의 원료인 중합성 조성물을 담을 수 있다. 바닥부는 원통관의 폴리머에 대한 우수한 접착성 및 적합성을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 바닥부는 원통 구조와 동일한 폴리머로 형성될 수 있다. 폴리머 바닥부는, 예를 들어 중공 원통관을 형성한 후, 또는 중합을 위해 중합 챔버를 회전하기 전에, 수직으로 유지되는 중합 챔버에 주입된 소량의 중합성 모노머를 중합하여 형성된다.

회전 중합 후에 중합 개시제 및 잔존 모노머의 반응을 촉진할 목적으로, 중공 폴리머관은 회전 중합 공정의 온도보다 높은 온도에서 가열될 수 있다. 중공 폴리머관을 형성한 후에, 중합되지 않은 화합물은 배출될 수 있다.

(제 2 공정)

제 2 공정에서, 중공관에 충전된 중합성 조성물의 중합성 모노머가 중합되어 코어부를 형성한다. 계면겔 중합법에 따라, 중합성 모노머는 중공관의 내벽으로부터 중공관의 중심을 향해 중합된다. 한 종류 이상의 중합성 모노머가 사용되면, 중공관의 폴리머와 친화성이 높은 모노머가 처음에 중합되어서 이러한 모노머들은 중공관의 내벽 근처에 편재한다. 높은 친화성을 갖는 모노머의 비율은 중공관의 표면에서 중심으로 갈수록 감소하고, 반면에 다른 모노머들의 비율은 증가한다. 이렇게 해서, 모노머의 비율은 코어부에 상응하는 영역에서 점진적으로 변하여, 굴절률 분포가 발생하게 된다.

일본 특허 제 3332922 호에 기재된 것처럼, 굴절률 조절제를 함유한 모노머가 중합될 때, 코어액이 중공관 내벽을 고형화시켜, 내벽의 폴리머가 팽윤하여 겔을 형성한다. 중합 동안, 중공관에 대해 높은 친화성을 갖는 모노머는 중공관의 내벽 근처의 영역에 편재한다. 따라서, 폴리머의 굴절률 조절제의 밀도는 중공관의 내벽 근처의 영역에서 더 작아지고, 굴절률 조절제의 밀도는 중공관의 내벽으로부터 멀어짐에 따라 증가한다. 이렇게 해서, 굴절률 조절제의 농도 분포가 생성되고, 따라서 코어부에 굴절률 분포가 생기게 된다.

중합성 모노머의 중합도와 중합 속도는 만일 필요하다면 첨가되는 연쇄 이동제와 중합 개시제에 의해 조절되고, 따라서 폴리머의 분자량이 조절된다. 예를 들어, 폴리머를 연신하여 POF 를 형성하는 경우, 연쇄 이동제를 사용하여 분자량 (바람직하게는 10,000 ~ 1,000,000, 보다 바람직하게는 30,000 ~ 500,000) 을 조절하여서, 연신 공정의 기계적 특성을 바람직한 범위로 제어할 수 있다. 따라서, POF 의 생산성이 향상된다.

제 2 공정에서, 굴절률 분포가 코어부에 상응하는 영역에 도입되지만, 폴리머의 열적 거동은 굴절률에 따라 변하게 된다. 따라서, 코어부의 모노머가 동일한 온도에서 중합될 때, 중합시의 체적 수축의 응답성은 열적 거동의 차이로 인해 코어부와 상응하는 영역에서 차이를 보인다. 따라서, 모재에 기포가 혼입된다. 또한 미세한 공극이 모재에 발생하고, 모재를 연신 및 가열할 때 기포가 생성된다. 너무 낮은 중합 온도는 중합 효율의 감소를 야기한다. 또한, 중합 온도가 너무 낮으면 모재의 생산성이 악화되어서, 제조된 광학 부재의 광전송 성능이 불완전한 중합으로 인한 광투과성의 저하로 인해 악화된다. 반면에, 만일 초기 중합 온도가 너무 높으면, 초기 중합 속도가 과도하게 증가하게 된다. 그 결과, 폴리머가 코어부의 영역에서 체적 수축에 대해서 완화되지 못하기 때문에, 모재에 기포가 쉽게 발생되게 된다.

상기 문제점을 해결하기 위해서, 초기 중합 온도 (T1) (℃) 를 다음의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(Tb - 10) ℃ ≤ T1 (℃) ≤ Tg (℃)

여기서, Tb 는 중합성 모노머의 끓는점을 나타내고, Tg 는 중합성 모노머의 폴리머의 유리 전이점 (유리 전이 온도) 을 나타낸다.

중합 온도 (T1) 에서 초기 중합한 후에, 모노머는 다음의 조건을 만족시키는 중합 온도 (T2) (℃) 에서 중합된다:

Tg (℃)≤ T2 (℃) ≤ (Tg + 40) (℃)

T1 (℃) ≤ T2 (℃)

중합 온도를 상승 (T1 → T2) 시킨 후에 중합을 완료하면, 광투과성의 저하를 방지할 수 있어서, 우수한 광전송성을 갖는 모재를 얻을 수 있다. 또한, 모재의 해중합 (depolymerization) 및 열저적 악화의 영향이 작아져서, 모재에서 폴리머 밀도의 편차를 감소시켜서, 모재의 투과성을 향상시키는 것이 가능하다. 중합 온도 (T2) (℃) 는 Tg (℃) ~ (Tg + 30) (℃) 인 것이 바람직하고, 약 (Tg + 10)(℃) 인 것이 더욱 바람직하다. Tg (℃) 보다 작은 중합 온도 (T2) (℃) 는 이러한 효과를 얻을 수 없다. 중합 온도 (T2) 가 (Tg + 40) (℃) 보다 높으면, 모재의 투과성은 해중합 및 열적 악화로 인해 감소할 것이다. 또한, 굴절률 분포형 코어부를 형성할 때, 코어부의 굴절률 분포가 파괴되어서, POF 의 특성이 현저히 저하된다.

중합성 모노머는 중합 개시제가 잔류하지 않도록 중합이 완료될 때까지 중합 온도 (T2) 에서 중합되는 것이 바람직하다. 만일 모재에 남아있는 미반응 중합 개시제가 모재 가공시에 가열되면 (특히 용융 연신 공정시) , 중합 개시제는 감압되어 모재에 기포를 발생시킨다. 따라서 중합 개시제가 완전히 반응하는 것이 바람직하다. 중합 온도 (T2) 에서의 중합 시간은, 비록 바람직한 중합 시간이 중합 개시제의 종류에 의존하더라도 중합 온도 (T2) 에서의 중합 개시제의 반감기 이상인 것이 바람직하다.

중합 개시제는 10 시간 반감기 온도가 (Tb-20) (℃) 이상인 화합물인 것이 바람직하고, 여기서 Tb 는 중합성 모노머의 끓는점이다. 10시간 반감기 온도가 (Tb-20) (℃) 이상인 중합 개시제를 이용해 초기 중합 온도 (T1) (℃) 에서 모노머를 중합하면 초기 단계에서 중합 속도를 감소시킬 수 있다. 또한 중합 개시제의 반감기 수명의 10 % 이상의 시간 동안 상기 조건을 만족하면서 초기 중합 온도 (T1) (℃) 에서 모노머를 중합하는 것이 바람직하다. 따라서, 폴리머는 초기 중합 동안에 가압에 의해 체적 수축에 대해 신속하게 완화될 수 있다. 상기 조건들을 설정하여 초기 중합 속도를 감소시키고, 초기 중합에서 체적 수축에 대한 응답성을 향상시킨다. 그 결과, 체적 수축에 의해 모재에 도입된 기포의 양이 감소되기 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. 중합 개시제의 10 시간 반감기 온도는 중합 개시제가 분해하여 10 시간에 그 양이 반으로 되는 온도를 말한다.

상기 조건을 만족하는 중합 개시제를 이용해, 초기 중합 온도 (T1) (℃) 에서 상기 중합 개시제의 반감기 시간의 10 % 이상의 시간 동안 모노머를 중합하는 경우, 중합이 완료될 때까지 초기 중합 온도 (T1) (℃) 를 유지하는 것이 가능하다. 그러나, 광투과성이 높은 광학 부재를 얻기 위해서는, 초기 중합 온도 (T1) (℃) 보다 높은 중합 온도 (T2) (℃) 에서 중합을 완료하는 것이 바람직하다. 바람직한 중합 온도 (T2) (℃) 와 중합 온도 (T2) (℃) 에서의 바람직한 중합 시간은 상기한 바와 같다.

끓는점 (Tb) 이 100 (℃) 인 메틸 메타크릴레이트 (MMA) 가 제 2 공정에서 중합성 모노머로서 사용되는 경우, PBD 및 PHV 는 10 시간 반감기 온도가 (Tb - 20) (℃) 이상인 중합 개시제로서 사용될 수 있다. 예를 들어, MMA 가 중합성 모노머로 사용되고 PBD 가 중합 개시제로 사용되면, 초기 중합 온도 (T1) (℃) 를 100 ~ 110 (℃) 로 유지하고 온도를 중합 온도 (T2) (℃) 120 ~ 140 (℃) 까지 상승시키고, 중합 온도 (T2) (℃) 에서 24 ~ 48 시간 동안 중합을 실행하는 것이 바람직하다. 중합 개시제로 PHV 를 사용하는 경우, 초기 중합 온도 (T1) (℃) 를 100 ~110 (℃) 에서 4 ~ 24 시간 동안 유지하고, 온도를 중합 온도 (T2) (℃) 120 ~ 140 (℃) 까지 상승시키고, 중합 온도 (T2) (℃) 에서 24 ~ 48 시간 동안 중합을 실행하는 것이 바람직하다. 중합 온도는 단계적으로 또는 연속적으로 증가시킬 수 있다. 중합 온도는 가능한 한 빠르게 상승시키는 것이 바람직하다.

제 2 공정에서, 중합 압력은, 일본 특허 공개 공보 제 09-269424 호 또는 일본 특허 공보 제 3332922 호에 기재된 것과 같이 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 또한, 압력은 중합하는 동안 변화할 수 있다. 중합 압력을 변화시켜서, 끓는점 (Tb) 근방에 있으면서 상기 조건을 만족시키는 초기 중합 온도 (T1) (℃) 및 중합 온도 (T2) (℃) 에서의 중합 효율을 향상시키는 것이 가능하다. 가압 상태 (가압 중합) 에서 모노머를 중합하는 경우, 중합성 모노머를 함유하는 중공관은 지그의 중공부에 지지되는 것이 바람직하다. 또한, 중합 전에 감압 분위기에서 탈수 및 탈기하면 기포의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

중공관을 지지하는 지그에는 상기 중공관이 삽입되는 중공부가 제공되어 있으며, 지그의 중공부는 중공관과 동일한 형태를 갖는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하자면, 지그는 중공 원통형인 것이 바람직하다. 지그는 가압 중합 동안 중공관의 변형을 방지하는 것이 가능해서, 가압 중합이 진행될 때 코어부의 수축을 완화하기에 충분하게 중공관을 지지할 수 있다. 따라서, 지그의 중공부의 직경은 중공관의 직경보다 큰 것이 바람직하여서, 지그에 있는 중공관은 중공관의 내벽과 접촉하지 않는다. 중공관의 외경과 비교하여, 지그의 중공부의 직경은 중공관의 외경의 0.1 % ~ 40 % 만큼 더 큰 것이 바람직하고, 중공관의 외경의 10 % ~ 20 % 만큼 더 큰 것이 보다 바람직하다.

중공관을 포함하는 지그는 중합 챔버에 장착된다. 중합 챔버 안에 있는 중공관의 길이 방향은 수직으로 유지되는 것이 바람직하다. 중합 챔버에 지그에 의해 지지되는 중공관을 장착한 후, 중합 챔버를 가압한다. 가압 중합을 진행하면서, 중합 챔버는 질소 가스와 같은 불활성 가스의 분위기에서 가압되는 것이 바람직하다. 중합 압력 (게이지압력) 은 비록 바람직한 압력은 중합될 모노머의 종류에 의존할지라도 일반적으로 0.05 MPa ~ 1.0 MPa 이 바람직하다.

코어부의 제조 방법은 상기 공정으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 코어부는 코어부용 모노머의 회전중에 계면겔 중합이 실행되도록 회전 중합법으로 형성된다. 다음 설명에서, 코어가 형성된다. 내부 클래드를 갖는 외부 클래드관에, 코어액을 주입한다. 그 후, 외부 클래드관의 일단부를 밀봉한 후, 중합 챔버 내에 외부 클래드관을 수평이 되게 유지하며 (외부 클래드관의 길이 방향이 수평을 유지하는 상태에서), 외부 클래드관이 회전하는 동안 코어액이 중합된다. 코어는 일괄적으로, 연속적으로 또는 순차적으로 외부 클래드관에 주입된다. 코어용 중합성 조성물의 공급량, 조성, 중합도를 조절하여, GI 형 POF 대신에, 계단형 굴절률 분포를 갖는 다단계형 광섬유의 제조 방법에도 적용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 중합법은 코어부 회전 중합법 (코어부 회전 겔 중합법) 이라 칭한다.

계면겔 중합법과 비교하여, 회전 중합법은 코어액이 겔보더 더 큰 표면적을 갖기 때문에 코어액으로부터 발생하는 기포의 방출이 가능하다. 따라서, 모재에서 발생하는 기포의 양이 감소한다. 또한, 회전 중합법으로 코어부를 형성하여서, 모재는 중심부에서 중공을 얻게 된다. 이러한 경우에, 모재의 중공은 용융 연신으로 인해 채워져서 POF 와 같은 플라스틱 광학 부재를 만들어낸다. 이러한 모재는, 용융 연신 공정에서 모재의 공극을 폐쇄하여 플라스틱 렌즈와 같은 다른 유형의 광학 부재로 사용되는 것이 가능하다.

중합 공정 후에 발생되는 기포의 양은, 제 2 공정을 완료하는 단계에서 압력을 조절하여 일정한 냉각 속도로 모재를 냉각하여 감소시킬 수 있다. 코어부의 압력 응답 측면에서, 질소 가스와 같은 비활성 가스의 분위기하의 코어부의 가압 중합이 바람직하다. 그러나 모재에서 가스를 완벽히 제거하는 것은 불가능하고, 또한 냉각 공정은 폴리머의 빠른 수축을 야기하여 모재내의 공극에 가스가 축적되어 형성된 기포핵으로 인해 기포가 발생된다. 이러한 문제를 방지하게 위해서는, 냉각 속도를 조절하는 것이 바람직하다. 냉각 속도는 0.001 ℃/min ~ 3 ℃/min 가 바람직하고, 0.01 ℃/min ~ 1 ℃/min 인 것이 보다 바람직하다. 냉각 공정은 유리 전이 온도 (Tg) (℃) 쪽으로 온도를 변화시킬 때 일어나는 코어부의 폴리머의 체적 수축의 진행에 따라 2 단계 이상으로 실행된다. 이 경우에, 중합 직후에 냉각 속도를 빠르게 설정하고, 그 다음 냉각 속도를 점진적으로 감소시키는 것이 바람직하다.

상기 공정 후의 모재는 일정한 굴절률 분포 및 충분한 광투과성을 갖게 된다. 또한, 기포 및 미세 공극의 양이 감소한다. 클래드부 (또는 내부 클래드부) 와 코어부 사이의 계면의 편평도가 우수해진다. 비록 상기 제조 방법이 단일 내부 클래드층을 갖는 원통형 모재를 설명하고 있지만, 2 층 이상의 내부 클래드부도 형성될 수 있다. 계면겔 중합법 및 연신 공정을 이용해 광섬유를 제조한 후, 내부 클래드부는 코어부와 일체화시킬 수 있다.

다양한 종류의 플라스틱 광학 부재가 모재를 가공하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 길이 방향에 대해 수직방향으로 모재를 슬라이스하면 편평한 표면을 갖는 원통형 및 디스크형 렌즈를 얻을 수 있다. 모재를 용융 연신하여 POF 를 형성할 수 있다. 모재의 코어부가 굴절률 분포를 가지면 일정한 광전송성을 갖는 POF 가 높은 생산성으로 안정적으로 형성될 수 있다.

(제 3 공정)

제 3 공정인 용융 연신 공정 (13) 에서, 모재는 가열 챔버 (예를 들면, 원통형 가열 챔버) 를 통해 가열되어서, 용융 모재가 연신하게 된다. 가열 온도는 모재의 재료에 따라 결정된다. 일반적으로, 가열 온도는 180 ℃ ~ 250 ℃ 인 것이 바람직하다. 연신 조건 (예컨데, 연신 온도와 같은) 은 POF 의 직경과 재료에 따라 결정된다. 코어부에서 굴절률 분포를 갖는 GI 형 POF 를 형성할 때는, 굴절률 분포를 파괴하지 않도록 POF 의 방사 방향으로 가열 및 연신 공정을 균일하게 실행하는 것이 필요하다. 따라서, 가열 공정시 단면을 따라 모재의 균일한 가열이 가능한 원통형 가열기를 사용하는 것이 바람직하다. 가열 챔버는 모재의 연신 방향으로 온도 분포를 갖는 것이 바람직하다. 굴절률 분포의 파괴를 방지하기 위해, 모재의 가열 영역은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 즉, 가열 영역 전의 위치에 예비 가열 공정을 실시하고, 가열 영역 다음 위치에 냉각 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 가열 공정을 위한 가열 장치는 작은 가열 영역에 높은 에너지를 제공할 수 있는 레이저 장치일 수 있다.

연신 공정용 연신 장치는 모재의 진원도를 유지하기 위해, 코어의 위치를 유지하는 코어 위치 조절기구를 갖는 것이 바람직하다. 연신 조건을 조절하여 POF 의 폴리머의 배향을 조절하는 것이 가능해서, 기계적 특성 (굽힘 성능과 같은), 열 수축성 등을 조절하는 것이 가능하다.

도 5 에서, POF (17) 제조용 제조 장비 (70) 가 도시되어 있다. 모재 (12) 는 X-Y 정렬 장치 (72) 를 통해 수직운동 암 (73) (이하 "암" 으로 칭함) 에 의해 지지된다. 암 (73) 은 수직운동 스크류 (74) (이하 "스크류" 라 칭함) 의 회전에 의해 수직 방향으로 이동가능하다. 모재 (12) 가 연실될 때 스크류 (74) 가 일정한 속도로 회전하면 암 (73) 이 천천히 아래로 이동되고 (예를 들면, 1 mm/min ~ 20 mm/min), 모재 (12) 의 하단부가 중공 원통 가열로 (75) 에 삽입된다. 모재 (12) 는 하단부에서부터 조금씩 용융 및 연신되어서 POF (14) 를 형성한다. 모재 (12) 의 전체 표면은, 가열 공정 전에 모재 (12) 근처의 분위기를 유지하고자 하는 목적으로 모재 (12) 를 공기 흐름과 외부 먼지로부터 차폐하는 가요성 실린더 (77) 로 둘러싸이는 것이 바람직하다. 가열로 (75) 로부터의 상승 기류를 감소시키기 위해 가요성 실린더 (77) 의 상단부는 막혀있는 것이 바람직하다.

가열로 (75) 는 가열로 챔버 (78) 안에 수납되어서 외부 분위기로부터 보호된다. 따라서, 모재 (12) 가 통과하는 영역의 분위기를 유지하는 것이 가능하다. 또한, 정화 가스 공급 장치 (79) 를 공급하여 불활성 기체 분위기에서 가열로 챔버 (78) 를 청정 상태로 유지하는 것이 바람직하다.

폴리머의 품질을 유지하기 위해서 불활성 가스 분위기하에서 가열로 (75) 를 유지하는 것이 바람직하다. 가열로 (74) 에 공급되는 가스는 질소 가스 (열전도율: 0.0242 W(mㆍK)) 및 헬륨 가스 (열전도율: 0.1415 W(mㆍK)), 아르곤 가스 (열전도율: 0.0015 W(mㆍK)) 및 네온 가스와 같은 희박 가스이다. 제조 비용의 측면에서는, 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 열전도율의 측면에서는, 헬륨 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 헬륨 가스와 아르곤 가스의 혼합 가스와 같은 혼합 가스는 원하는 열전도율을 얻고 제조 비용을 감소시키는데 바람직하다. 불활성 가스는 순환할 수 있는데, 왜냐하면 가열로 (74) 의 열전도율을 조절하고 불활성 가스 분위기하에서 가열로를 유지하기 위한 목적으로 불활성 가스를 공급하기 때문이다. 불활성 가스의 바람직한 공급량은 순환은 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 불활성 기체는 공급되는 가스의 종류 및 가열 조건에 의존한다. 헬륨 가스의 경우, 공급량은 1 L/min ~ 10 L/min (상온에서) 이 바람직하다.

외부 분위기로부터 가열로 챔버 (78) 를 차폐하기 위해서, 가능하다면, 모재 및 POF 가 통과하는 가열로 (78) 의 입구 및 출구는 차폐되는 것이 바람직하다. 따라서, 가열로 챔버 (78) 의 입구 및 출구는 한 쌍의 셔터 (80, 81) 을 구비하는 것이 바람직하다. 셔터 (80, 81) 의 개폐는 가열로 챔버 (78) 의 입구 및 출구의 틈새를 감소시킬 수 있다. 셔터 (80, 81) 대신에, 가열로 챔버 (78) 의 입구 및 출구는 내열성 및 마찰 특성이 우수한 재료로 차폐될 수 있다.

제조된 POF (14) 의 직경은 직경 측정 장치 (82) 를 사용하여 측정된다. 측정된 직경에 기초하여, 암 (73) 의 하강 속도, 가열로 (75) 의 가열 온도, POF (14) 의 연신 속도 등은 POF (14) 의 직경이 설정치가 되도록 제어된다. POF 의 직경의 변동에 의해 야기된 전송 손실을 감소시키기 위해서, 직경을 제어하기 위한 제어 시스템의 응답 속도가 빠른 것이 바람직하다. 도 5 의 제조 장비 (70) 에서, POF (14)의 직경은 권취릴 (83) 의 권취 속도를 조정함으로써 제어된다. 제조 장비 (70) 의 다른 부분들을 제어하여 직경을 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 모재가 레이저 장치와 같이 응답이 빠른 가열 장치를 이용하여 가열되면, 레이저 장치의 열에너지는 제어될 수 있다.

연신 공정 및 권취 공정시의 분위기는 가능한 한 청정하도록 요구된다. 분위기 중의 먼지는 연신된 모재 (12) 의 불균일을 야기하여서, 용융 모재 (12) 에 부착된 먼지는 융기부가 될 수 있다. POF (14) 의 균일성과 광학적 특성을 유지하기 위해서, 청정실 (84) 이 POF (14) 의 분위기로 제공되는 것이 바람직하다. 청정실 (84) 은 청정 가스를 청정실 (84) 내로 유입시키는 청정 가스 유입 장치 (85) 에 연결되어 있다. 따라서, 청정실 (84) 의 청정도가 유지될 수 있다. 청정실 (84) 의 청정도는 10000 등급 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3000 등급 이하이다. 도 5 에 도시되지는 않았지만, 청정 가스 유입 장치 (85) 는 청정 공기를 순환시키고 HEPA 필터를 통해 먼지를 제거시키는 공기 순환 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

POF (14) 는 권취 릴 (83) 에 권취된다. POF (14) 를 권취하기 위한 장력은 장력 측정 장치 (86) 및 릴 구동 기구 (87) 에 의해 조절되는 것이 바람직하다.

일본 특허 공개 공보 제 7-234322 호에 개시된 바와 같이, 연신 공정시의 장력 (연신 장력) 은 0.098 N 이상인 것이 바람직하다. 용융 연신 공정 후에 POF (14) 에 뒤틀림을 남기지 않기 위한 연신 장력은 일본 특허 공개 공보 제 7-234324 호에 개시된 바와 같이, 0. 98 N 이하인 것이 바람직하다. 연신 장력이 POF 의 재료와 직경에 따라 변하기 때문에, 연신 장력은 상기 조건으로 제한되지 않는다. 일본 특허 공개 공보 제 8-106015 호에 개시된 바와 같이, 용융 연신시 예비 가열 공정을 실행하는 것이 가능하다. 일본 특허 공개 공보 제 7-244220 호에 개시된 바와 같이, POF 의 굽힘 및 측압 특성은 제조된 POF 의 경도 및 파단 연신율을 설정함으로써 향상된다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 8-54521 호에 개시된 바와 같이, POF 의 전송 특성은 POF 의 반사 층으로서 저굴절률층을 제공함으로써 향상된다.

[보호층의 재료]

보호층의 재료는 보호층의 형성이 POF 에 대해 열손상 (변형, 변성, 열 감압 등) 을 야기하지 않도록 선택된다. 따라서, 보호층의 재료는 (Tg-50)℃ ~ Tg(℃) 에서 반응하여 경화되어야 한다(Tg 는 POF 용 폴리머의 유리 전이 온도). 제조 비용을 줄이기 위해서, 형성 기간 (보호층의 재료를 경화하는 기간) 은 바람직하게는 1 초 ~ 10 분, 보다 바람직하게는 1 초 ~ 5 분이다. POF 가 다수의 폴리머로 구성될 때, Tg 는 이 폴리머들 중의 최소 유리 전이 온도이다. 유리 전이 온도 (Tg) 가 실온보다 낮거나 (예컨데, PVDF 의 유리 온도는 약 -40℃), 또는 POF 의 폴리머가 유리 전이 온도를 갖지 않으면, Tg 는 다른 상의 전이 온도(예컨데, 용융점)이다.

보호층용 재료의 예로는 통상, 폴리에틸렌 (PE) 및 폴리프로필렌 (PP) 등의 통상적인 올레핀 폴리머와 비닐 클로라이드 및 나일론 등의 다목적 폴리머가 있다. 고탄성으로 인해 기계적인 특성 (굽힘 특성 등) 의 제공에 효과적인 이하의 재료들을 사용하는 것 또한 가능하다. 이러한 재료들의 예로는, 이소프렌 고무 (예컨데, 천연 고무 및 이소프렌 고무 등), 부타디엔 고무 (예컨데, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무 및 부타디엔 고무), 디엔 특수 고무 (예컨데, 니트릴 고무 및 클로로프렌 고무), 올레핀 고무 (예컨데, 에틸렌-프로필렌 고무, 아크릴 고무, 부틸 고무 및 할로겐화 부틸 고무), 에테르 고무, 폴리설피드 고무 및 우레탄 고무 등의 폴리머인 고무이다.

보호층용 재료는 실온에서 유동성을 나타내고 열을 받으면 응고되는 액체 고무일 수 있다. 액체 고무의 예로는, 폴리디엔 고무 (기본 구조는 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리클로로프렌 등), 폴리올레핀 고무 (기본 구조는 폴리올레핀, 폴리이소부틸렌 등), 폴리에테르 고무 (기본 구조는 폴리(옥시 알킬렌 디설파이드) 등), 폴리실록산 고무 (기본 구조는 폴리(디메틸 실록산) 등이 있다.

보다 바람직하게는, 보호층용 재료로는 에틸렌, 프로필렌 및 α-올레핀의 폴리머 등과 같은 열가소성 수지이다. 이러한 폴리머의 예로는, 에틸렌 호모폴리머, 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등이 있다. 금속 수화 생성물 및 가연성 물질 (예컨데, 인 및 질소) 이 이 열가소성 수지에 첨가되어 있는 마스터배치 (master batch) 를 사용하는 것 또한 가능하다. 열가소성 수지의 분자량 (예컨데, 수 평균 분자량 및 중량 평균 뷴자량) 및 분자량 분포는 한정되지 않는다. 그러나 플라스틱 광섬유를 열가소성 수지로 코팅하는 것에 대해서는, 고유동성의 열가소성 수지가 바람직하다. 수지의 유동 지수에 대해서는, 유동 시험 (JIS K 7210 1916) 하의 용융 유량 (MFR) 을 사용하는 것도 가능하다. 열가소성 수지는, 5 g/10 min ~ 150 g/10 min 의 MFR, 80 MPa ~ 400 MPa 의 굽힘 탄성비를 갖는 것이 바람직하고, 또한 130 ℃ 이하의 용융 온도를 갖는 것이 바람직하다. MFR 이 20 g/10 min ~ 90 g/10 min 이고, 굽힘 탄성비가 100 MPa ~ 300 MPa 이고, 용융 온도가 125 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 실시형태에서 사용되는 열가소성 수지의 용융점 Tm(℃) 은 바람직하게는 135 ℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 100 ℃ ~ 130 ℃, 가장 바람직하게는 115 ℃ ~ 125 ℃ 이다. 코팅 공정시의 온도는 바람직하게는 140 ℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 130 ℃ 이하이다.

보호층의 재료로서는, 열가소성 엘라스토머 (TPE) 가 또한 사용될 수 있다. 열가소성 엘라스토머는 실온에서 고무 탄성을 나타내고, 고온에서 소성화되어서 열가소성 엘라스토머는 쉬운 성형에 적합하다. 열가소성 엘리스토머의 예로는, 스티렌 열가소성 엘라스토머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, 비닐 클로라이드 열가소성 엘라스토머, 우레탄 열가소성 엘라스토머, 에스테르 열가소성 엘라스토머, 아미드 열가소성 엘라스토머 등이 있다. 코팅층이 POF 폴리머의 유리 전이 온도 Tg(℃) 이하의 온도에서 형성되는 한, 상기 설명된 재료 외의 다른 재료도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 재료들의 혼합 폴리머나 공중합체 또는 다른 재료들이 사용될 수 있다.

보호층 외의 층에 대해서는, 폴리머 전구체 및 반응제의 혼합액의 열경화에 의해 얻어진 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 재료의 예로는, 일본 특허 공개 공보 10-158353 에 기재된 바와 같이, NCO 블록 프리폴리머 및 파우더-코팅된 아민으로부터 제조된 1 팩형 열경화성 우레탄 조성물이 있다. 다른 예로는 WO 95/26374 에 개시된, NCO 기를 갖는 우레탄 프리폴리머 및 20 ㎛ 이하의 크기를 갖는 고형 아민드로 구성된 1 팩형 열경화성 우레탄 조성물이 있다. 주 보호층의 특성을 향상시키기 위해서, 첨가물 및 필러가 첨가된다. 첨가물의 예로는 불연제, 항산화제, 라디칼 포획제, 윤활제가 있다. 필러는 유기 및/또는 무기 화합물로 만들어질 수 있다.

[보호층의 형성 방법]

보호층을 형성하는 방법을 도면을 참조하여 셜명한다. 연신 공정 직후에 또는 연신 공정과 동시에 코팅 공정을 수행하기 위해 코팅 장치가 연신 장치에 연될 수 있다.

도 6 에 있어서, 플라스틱 광섬유 (POF) (14) 에 보호층을 형성하기 위한 코팅 라인 (100) 이 도시되어 있다. 전기 케이블 및 유리 광섬유를 코팅하기 위한 잘 알려진 코팅 라인이 이 실시형태에 따른 코팅 라인 (100) 으로서 사용될 수 있다. POF (14) 는 공급기 (101) 로부터 냉각 장치 (102) 에 공급되어 5 ℃ ~ 35 ℃ 의 온도까지 냉각된다. 보호층을 형성하기 전에 POF (14) 를 냉각시키는 것이 코팅 공정시의 열손상을 감소시킨다는 관점에서 바람직하지만, 코팅 라인 (100) 은 냉각 장치 (102) 를 포함하지 않을 수도 있다. 그 후, 코팅 장치 (103) 는 POF (14) 주위에 열가소성 수지(코팅 재료)를 코팅하여 플라스틱 광섬유 스트랜드 (광섬유 스트랜드) (16) 를 제조하게 된다. 코팅 공정은 후에 설명된다.

광섬유 스트랜드 (16) 는 제 1 물탱크 (104), 제 2 물탱크 (105), 제 3 물탱크 (106) 를 통과하면서 점진적으로 냉각되는 것이 바람직하다. 열가소성 수지인 폴리에틸렌의 용융 온도가 120 ℃ ~ 130 ℃ 이고, 그 공금 속도가 20 m/min ~ 50 m/min 이면, 제 1 물탱크 (104) 온도는 40 ℃ ~ 80 ℃, 제 2 물탱크 (105) 의 온도는 20 ℃ ~ 50 ℃, 제 3 물탱크 (106) 의 온도는 5 ℃ ~ 20 ℃ 인 것이 바람직하다. 물탱크 (104 ~ 106) 각각을 통과하는 시간은 0.1 min ~ 0.2 min 인 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위는 본 발명을 한정하지 않는다. 따라서 물탱크의 수는 변화가능하다. 2 ~ 6 개의 물탱크가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ~ 5 개의 물탱크이고, 가장 바람직하게는 3 또는 4 개의 물탱크이다.

광섬유 스트랜드 (16) 는 광섬유 스트랜드 (16) 의 표면상의 물기를 제거하기 위해 탈수 기계 (107) 에 공급된다. 광섬유 스트랜드 (16) 는 공급 롤러 (108) 을 통해 권취 기계 (109) 에 공급된다. 도 6 의 코팅 라인 (100) 이 공급 기계 (101) 로부터 POF (14) 를 공급하지만, 코팅 라인 (100) 은 도 6 에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 코팅 라인은 POF (14) 를 제조하기 위한 제조 장비 (70) (도 5 참조) 를 포함할 수 있다. 이 경우에, 제조 장비 (70) 는 POF (14) 를 연속적으로 공급하여, POF (14) 가 코팅재로 연속적으로 코팅되게 된다.

도 7 에, 코팅 장치 (103) 에 제공되는 다이 (120) 와 니플 (121) 이 도시된다. 코팅 장치 (103) 에서, 다이 (120) 와 니플 (121) 사이의 공간이 코팅 재료인 열가소성 수지 (122) 가 통과하는 수지 통로 (123, 124) 를 형성하도록, 상기 니플 (121) 이 다이 (120) 내부에 끼워져 있다.

열가소성 수지 (122) 의 유동성을 유지하기 위해서, 온도조절장치 (thermostat) (125, 126) 가 다이 (120) 와 니플 (121) 에 각각 제공되어 있다. 코팅 공정시의 열가소성 수지 (122) 의 온도 (코팅 온도) 는 POF (14) 로 전달되는 열의 양을 감소시키기 위해 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 예를 들어, 코팅 재료인 폴리에틸렌의 코팅 온도는 140 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 130 ℃ 이하이다. 코팅 온도 TD (℃) 의 하한값은 한정되지 않으나, 코팅 온도의 하한값은 열가소성 수지 (122) 의 유동성을 유지할 수 있는 온도이어야 한다. 따라서, 열가소성 수지 (122) 의 코팅 온도 (TD) 는 바람직하게는 Tm(℃) ~ (Tm+30)℃, 보다 바람직하게는 Tm(℃) ~ (Tm+20)℃, 가장 바람직하게는 Tm(℃) ~ (Tm+10)℃ 이다. 여기서 Tm(℃) 은 열가소성 수지 (122) 의 용융점을 나타낸다. 예를 들어 열가소성 수지 (122) 가 120℃ 의 용융점을 갖는 저밀도 폴리에틸렌이면, 코팅 온도는 120℃ ~ 130℃ 인 것이 바람직하다. POF (14) 는 니플 (121) 에 형성된 섬유 통로를 통과하여 출구 (121a) 를 통해 니플 (121) 외부로 이송된다. 열가소성 수지 (122) 가 소정의 압력으로 POF (14) 와 접촉하기 때문에, POF (14) 에 대한 보호층의 접착성을 향상시킬 수 있다.

POF (14) 의 형태는 제한되지 않지만, POF (14) 의 직경은 바람직하게는 200 ㎛ ~ 800 ㎛, 보다 바람직하게는 300 ㎛ ~ 750 ㎛ 이다. POF (14) 의 이송 속도가 제한되지 않더라도, 이송 속도는 10 m/min ~ 100 m/min 인 것이 바람직하다. 10 m/min 보다 낮은 이송 속도는 생산성을 악화시켜서, 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 가열된 니플 (121) 의 섬유 통로를 통과하는 시간이 길어지기 때문에, POF (14) 는 니플 (121) 로부터 전달된 열 에 의해 열적 손상을 입게 된다. 반면에, 100 m/min 보다 큰 이송 속도는 코팅 재료인 열가소성 수지 (122) 의 접착성을 감소킬 것이고, 따라서 수지의 결정화로 인한 기계적 특성의 변동 및 열가소성 수지 (122) 의 분리와 같은 문제점을 야기하게 된다.

다이 (120) 와 니플 (121) 사이의 공간은 수지 통로 (123, 124) 를 구성한다. 유동성이 있는 열가소성 수지 (122) 는 미리 정해진 온도에서 가열되어, 수지 입구 (127, 128) 에서부터 수지 통로 (123, 124) 로 흘러간다. 수지 통로 (123, 1234) 를 통과한 용융된 열가소성 수지 (122) 는 수지 출구 (123a, 124a) 를 통해 POF (14) 를 향해 흐르게 된다. 열가소성 수지 (122) 는 보호층 (129) 으로서 POF (14) 의 외부 표면에 코팅된다. 따라서, POF (14) 주위에 보호층 (129) 을 갖는 광섬유 스트랜드 (16) 가 제조된다.

보호층 (129) 을 갖는 POF (14) 는 다이 출구 (120a) 를 통해 다이 (120) 의 외부로 이송된다. 수지 출구 (123a, 124a) 에서 다이 출구 (120a) 쪽에 있는 가장자리를 랜드 시작 위치 (120b) 라고 칭한다. 랜드 시작 위치 (120b) 에서부터 다이 출구 (120a) 까지의 관형부(이하, 랜드부 (130) 라고 함)는 열가소성 수지 (122) 로 코팅된 POF (14) 가 통과하는 원통형 중공부이다. 길이 (L)(㎛) 는 POF (14) 의 이송 방향으로의 랜드부 (130) 의 길이를 나타낸다. POF (14) 의 이송 방향으로의 수지 출구 (123a, 124a) 의 길이 (d)(㎛) 는 니플 가장자리 (121b) 에서부터 랜드 시작 위치 (120b) 까지의 거리를 나타낸다. 이 실시형태에서, 랜드부 (130) 는 POF (14) 의 코팅 공정이 다이 (120) 내부에서 진행되도록 다이 (120) 내부에 형성된다. 따라서, 코팅 공정동안 POF (14) 로 전달될 열가소성 수지 (122) 의 열을 확산시키는 것이 가능하다.

다이 (120) 와 니플 (121) 의 위치 및 형태를 조절하여 POF (14) 의 열적 손상에 의해 야기되는 전송 손실을 감소시킬 수 있다.

도 7 에서, TA(㎛) 은 다이 (120) 의 중공부의 직경을 타나내고, TB1(㎛) 은 니플 (121) 의 외경을 나타내고, TB2(㎛) 는 니플 (121) 의 내경을 나타내며, D(㎛) 는 광섬유 스트랜드 (16) 의 직경이다. D≤TA≤(1.3×D) 의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 (1.05×D)≤TA≤(1.25×D) 이고, 가장 바람직하게는 (1.1×D)≤TA≤(1.2×D) 이다. 직경 (TA) 이 너무 크면, POF (14) 에 더 큰 신장 응력이 가해져, 전송 손실이 증가하게 된다.

랜드부 (130) 의 길이 (L)(㎛) 에 대해서는, TA≤L≤(4.0×TA) 의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 TA≤L≤(3.5×TA) 이고, 가장 바람직하게는 TA≤L≤(3.0×TA) 이다. 랜드부 (130) 의 길이가 크면, 열가소성 수지 (122) 의 배압의 증가로 인해 POF (14) 가 변형 (늘어남) 된다. 따라서, 전송 손실이 증가한다.

니플 (121) 의 외경 (TB1)(㎛) 에 대해서는, (0.7×TA)≤TB1≤(1.2×TA) 의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 (0.8×TA)≤TB1≤(1.2×TA) 이고, 가장 바람직하게는 (0.9×TA)≤TB1≤(1.1×TA) 이다. 니플의 외경 (TB1) 이 크면, 다이 (120) 와 니플 (121) 사이의 공간을 좁히는 것이 어려워진다. 이 경우에, POF (14) 가 코팅 공정 동안에 늘어나기 때문에, 전송 손실이 증가하게 된다.

니플 (121) 의 내경 (TB2) 은 바람직하게는 (D1+10)(㎛) ~ (D1+300)(㎛), 보다 바람직하게는 (D1+20)(㎛) ~ (D1+50)(㎛), 가장 바람직하게는 (D1+30)(㎛) ~ (D1+50)(㎛) 이다. 큰 내경 (TB2) 은 POF (14) 의 중심의 편차를 증가시켜서, POF (14) 의 측압의 불균일로 인해 전송 손실이 증가할 것이다.

간격 (d)(㎛) 에 대해서는, (1.0×TA)≤d≤(2.0×TA) 의 조건을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 (1.1×TA)≤d≤(1.8×TA) 이고, 가장 바람직하게는 (1.2×TA)≤d≤(1.6×TA) 이다. 간격 (d) 이 크면 열가소성 수지 (122) 를 코팅하는 공정시 POF (14) 가 늘어나게 된다. 이 값을 조절함으로써, 두께가 큰 (예컨데, 400 ㎛ ~ 1000 ㎛) 보호층 (129) 을 형성하는 것이 가능하다.

이 다이 (120) 및 니플 (121) 을 사용함으로써, POF (14) 에 열가소성 수지 (122) 를 용이하게 코팅하는 것이 가능해져서, POF (14) 에 대한 열적 손상 및 보호층의 부적절한 형성을 방지하는 것이 가능해진다. POF (14) 의 직경 (D1)(㎛) 은 200 ㎛ ~ 800 ㎛ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 300 ㎛ ~ 750 ㎛ 이다. 보호층 (129) 의 두께 (TC)(㎛) 는 100 ㎛ ~ 1000 ㎛ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200 ㎛ ~ 800 ㎛ 이며, 가장 바람직하게는 400 ㎛ ~ 600 ㎛ 이다.

도 8 은 광섬유 스트랜드 (16) 의 단면도를 도시한다. 광섬유 스트랜드 (16) 의 중심의 코어부 (14a) 는 클래드부 (14b) 로 코팅된다. 보호층 (129) 은 클래드부 (14b) 에 형성된다. POF (14) 의 굴절률 분포는 도 9 에 도시되어 있다. 도 9 의 그래프는, 코어부 (14a) 의 굴절률이 그 중심에서 가장 큰 값을 가지고, 중심에서부터의 거리의 제곱에 대략 비례하여 점진적으로 감소하는 것을 보여준다. 클래드부 (14b) 의 굴절률이 코어부 (14a) 의 굴절률보다 작기 때문에, 코어부 (14a) 와 클래드부 (14b) 사이의 계면에서의 전반사로 인해 신호광이 코어부 (14a) 를 통과하는 것이 가능하다. 코어부 (14a) 는 PMMA 및 중수소 PMMA 인 것이 바람직하다. 이러한 굴절률 뷴포를 갖는 굴절률 분포형 POF 는 제 1 실시형태에 따라 형성된 모재에 의해 형성될 수 있다.

도 10 은 POF 의 굴절률 분포의 다른 예이다. 클래드부 (14) 는 내부 클래드부 (142) 및 외부 클래드부 (143) 로 구성된다. 코어부 (140) 의 굴절률은 그 중심에서 가장 큰 값을 가지며, 중심에서부터의 거리의 제곱에 대략 비례하여 점진적으로 감소하는 것을 보여준다. 코어부 (140) 보다 낮은 굴절률을 갖는 외부 클래드부 (143) 는, 코어부 (140) 에서의 신호광의 전반사를 위해 내부 클래드부 (142) 주위에 형성된다. 이러한 굴절률 분포를 갖는 굴절률 분포형 POF 는 제 2 실시형태에 따라 형성된 모재에 의해 형성될 수 있다.

POF 는, 굴절률이 중심에서 가장 큰 값을 갖고 중심에서부터의 거리의 제곱에 대략 비례하여 단계적으로 감소하는 다단계형 (MSI 형) 일 수 있다. 스텝 인덱스형 (SI 형) 광섬유 및 단일 모드형 (SM 형) 광섬유도 또한 적용가능하다.

[코팅의 구조]

플라스틱 광섬유 케이블 (광섬유 케이블) 은 POF 및또는 광섬유 스트랜드를 코팅함으로써 제조된다. 예를 들어, 광섬유 케이블 (18) 은 제 2 코팅 공정시 POF 스트랜드 (16) 를 사용하여 제조된다. 코팅의 종류에 대해서는, 코팅층이 POF 의 전체면과 접촉하는 밀착형 코팅과, 코팅층과 POF 의 사이에 공극을 가지는 루스형 (loose type) 코팅이 있다. 코넥터와의 접속을 위해 루스형 코팅층이 커넥터와의 접속부에 있어서 박리되면, 습분이 POF 와 코팅층 사이의 공극에 침투하여 광섬유 케이블의 길이 방향으로 확산하게 된다. 따라서, 밀착형 코팅이 바람직하다.

그러나, 루스형 코팅은 코팅층과 POF 사이의 공극때문에 광섬유 케이블에 대한 열과 응력에 의해 야기되는 손상을 완화시키는 장점이 있다. POF 에 대한 손상이 감소하기 때문에, 루스형 코팅은 일부 목적에서는 바람직하게 이용될 수 있다. 공극부에 겔상의 반고체 또는 분립체를 충전함으로써 습분이 광섬유 케이블의 측가장자리로부터 들어오는 것을 방지할 수 있다. 만일 필러로서 겔상의 반고체 또는 분립체에 내열성 및 기계적 특성을 향상시키는 기능이 제공된다면, 우수한 특성을 갖는 코팅층을 얻을 수 있다. 루스형의 코팅층은 크로스 헤드 다이의 압출 니플의 위치를 조절하고 감압 장치의 압력을 조절함으로써 형성될 수 있다. POF 와 코팅층 사이의 공극층의 두께는 공극 층에 대한 압력과 니플의 두께를 조절하여 제어할 수 있다.

최외각층은 불연제, 항산화제, 라디칼 포획제 및 윤활제를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 보호층의 광학적 특성이 영향을 받지 않는 한, 이 첨가물들은 제 1 코팅 공정 (15) 에서 형성된 제 1 보호층에 함유될 수 있다.

난연제는 브롬과 같은 할로겐을 포함하는 수지, 인 함유 물질 및 첨가제이다. 금속 수산화물은 독성 가스 방출의 감소를 목적으로 난연제로서 사용되는 것이 바람직하다. 금속 수산화물은 결정수를 가지고 있고, 그 결정수는 POF 를 형성하는 동안 제거되지 않는다. 따라서, 금속 수산화물을 포함하는 가연성 층이 최외각층으로서 형성되는 것이 바람직하다.

POF 는 다기능의 복수 코팅층을 가질 수 있다. 이러한 코팅층의 예로는 상기의 난연층, 흡습을 억제하기 위한 배리어층, 보호층 내 또는 보호층 사이의 흡습 재료 (예를 들면 흡습 테이프 또는 겔), POF 의 굽힘 시 응력 완화를 위한 충격 흡수제로서 유연성 소재층과 스티렌 발포층 및 강성을 향상시키기 위한 강화층 등이 있다. 코팅층인 열가소성 수지는 광섬유 케이블의 강도를 증가시키기 위해 구조재를 가질 수 있다. 이 구조재는 높은 탄성율을 갖는 항장력 섬유 및/또는 고강성의 금속선이다.

항장력 섬유의 예로는 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유가 있다. 금속선의 예로는 스테인레스선, 아연 합금선, 구리선 등이 있다. 구조재는 전술한 것에 의해 한정되지 않는다. 보호를 위한 금속관, 광섬유 케이블을 고정하기 위한 지지선과 같은 다른 재료들을 제공하는 것 또한 가능하다. 광섬유 케이블을 배선하는 데 있어 작업 효율을 향상시키는 기구를 사용하는 것 또한 가능하다.

사용 방식에 따라, POF 는, POF 가 원형으로 배열된 케이블 조립체, POF 가 선형으로 배열한 테이프 코어선, 테이프 코어선이 밴드 또는 LAP 시스 (sheath) 등을 사용하여 다발로 된 케이블 조립체 등으로서 선택적으로 사용될 수 있다.

종래의 광섬유 케이블과 비교하여, 본 발명에 따라 POF 를 포함하는 광섬유 케이블은 코어 위치에 대한 오차 허용도가 크기 때문에, 광섬유 케이블은 직접 연결될 수 있다. 그러나 광학 커넥터를 사용하여 본 발명에 따른 광학 부재인 POF 의 단부를 확실히 고정하는 것이 바람직하다. 일반적으로 널리 사용되는 광학 커넥터는 PN 형, SMA 형, SMI 형 등이 있다.

[광전송 시스템]

광학 부재로서 POF, 광섬유선 및 광섬유 케이블을 통해서 광신호를 전송하는 시스템은 발광 소자, 수광 소자, 광학 스위치, 광학 이격체 (isolator), 광집적회로, 광 송수신 모듈 등의 광학 요소를 포함하는 광신호 처리 장치를 포함한다. 이러한 시스템은 다른 POF 와 결합될 수 있다. 어떠한 공지의 기술도 본 발명에 적용할 수 있다. 예를 들어 상기 기술은, "'플라스틱 광섬유의 기초와 실제' (NTS 사 발행.)", "'마침내 프린트 배선 기판에 광학 부재 탑재 가능' 니케이 전자 2001.12.3 월호 110 페이지 ~ 127 페이지" 등에 기재되어 있다. 상기 문헌의 기술에 따라 광학 부재를 조합함으로써, 광학 부재는 고속 대용량의 데이터 통신이나 전자파의 영향을 받지 않는 제어에 적절한 단거리 광전송 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 광학 부재는 장치 (컴퓨터와 각종 디지털 기기와 같은) 내 배선, 차량이나 선박 등의 내부 배선, 광터미널과 디지털 장치 사이 및 디지털 장치들 사이의 광 연결, 일반 가정, 집합 주택, 공장, 사무실, 병원, 학교 등의 옥내 또는 옥외의 광 LAN 등에도 적용 가능하다.

또한, 광전송 시스템과 결합된 다른 기술들이 예를 들어 "Vol.E84-C,No.3, 2001 년 3 월, 339 페이지 ~ 344 페이지 'High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission'", "일렉트로닉스 실장 학회 잡지 Vol. 3. No.6,2000 476 페이지 ~480 페이지'광시트 배스 기술에서의 인터커넥션'" 에 기재되어 있다. 또한, 광버스 (일본 특허 공개 공보 제 10-123350 호, 제 2002-90571 호, 제 2001-290055 호 등에 기재됨); 광 분기/결합 장치 (일본 특허 공개 공보 제 2001-74971 호, 제 2000-329962 호, 제 2001-74966 호, 제 2001-74968 호, 제 2001-318263 호, 제 2001-311840 호 등에 기재됨); 광스타 커플러 (일본 특허 공개 공보 제 2000-241655 호에 기재됨); 광신호 전송 장치 및 광데이터 버스 시스템 (일본 특허 공개 공보 제 2002-62457 호, 제 2002- 101044 호, 제 2001-305395 호 등에 기재됨); 광신호 처리 장치 (일본 특허 공개 공보 제 2000-23011 호 등에 기재됨); 광신호 크로스 커넥터 시스템 (일본 특허 공개 공보 제 2001-86537 호 등에 기재됨); 광전송 시스템 (일본 특허 공개 공보 제 2002-026815 호 등에 기재됨); 다기능 시스템 (일본 특허 공개 공보 제 2001-339554 호, 제 2001-339555 호 등에 기재됨) 및 다양한 종류의 광도파로관, 광분기, 광커플러, 광멀티플렉서, 광디멀티플렉서 등이 있다. 본 발명에 따른 광학 부재를 갖는 광학 시스템이 이 기술들과 결합되면, 다중화된 송수신 등을 사용한 보다 고도의 광전송 시스템을 구축할 수 있다. 본 발명에 따른 광학 부재는 광전송 용도 이외에도 조명, 에너지 전송, 일루미네이션 및 센서 등에 이용될 수 있다.

도 1 은 플라스틱 광섬유를 제조하기 위한 순서도이다.

도 2 는 플라스틱 광섬유의 모재를 형성하기 위한 장치의 개략도이다.

도 3 은 모재를 형성하기 위한 장치의 다른 실시형태의 개략도이다.

도 4 는 도 3 의 장치의 주요 부분의 단면도이다.

도 5 는 플라스틱 광섬유의 제조 장비의 단면도이다.

도 6 은 플라스틱 광섬유를 코팅하기 위한 코팅 라인의 개략도이다.

도 7 은 도 6 의 코팅 라인의 주요 부분의 단면도이다.

도 8 은 코팅 라인 후의 플라스틱 광섬유 스트랜드의 단면도이다.

도 9 는 플라스틱 광섬유의 방사 방향의 굴절률 분포를 도시하는 그래프이다.

도 10 은 다른 실시형태에 따른 플라스틱 광섬유의 굴절률 분포를 도시하는 그래프이다.

[실험]

본 발명은 본 발명의 실시형태인 실험 (1) ~ (4) 및 비교예인 실험 (5) ~ (8) 을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다. 재료, 함량, 조작 등은 본 발명의 정신으로부터 이탈하지 않는 한 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 제한되지 않는다. 설명은 실험 (1) 로 상세하게 실시한다. 실험 (2) ~ (8) 에서는, 실험 (1) 과 다른 개소만을 설명한다.

실험 (1) 에서, 보호층은 다이와 니플을 갖는 몰드가 부착된 압출기 (스크류 직경 (Φ): 30 mm) 근처 POF 주위에 형성된다. 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 1200 ㎛ 와 1500 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 1500 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 및 내경 (TB2) 은 각각 1300 ㎛ 와 850 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: (주)토소사제 니폴론-L; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 13.2 g/min 의 조건하에서 압출기로부터 압출된다. 직경이 750 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송될 때, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 1200 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, POF 는 10 초 동안 제 1 물탱크 (온도: 60℃) 를 통과한다. 그 후에, 상기 POF 는 10 초 동안 제 2 물탱크 (온도: 30℃) 를 통과한다. 그 다음에, 10 초 동안 제 3 물탱크 (온도: 10℃) 를 통과하고 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 0.5 dB/km 이다. 섬유 스트랜드를 100 m/min 의 속도로 코팅된 광섬유 (30 mm) 의 외부로 잡아당기는 힘이 5 (N) 이어서, 플라스틱 광섬유는 우수한 접착성을 보이게 된다. 또한, 코팅된 광섬유의 경도(JIS C6851 에 따라 중량체의 변위)는 3.00×10^-4 (Nㆍm²) 로 우수하다.

실험 (2) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 2300 ㎛ 와 3500 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 과 내경 (TB2) 은 각각 2200 ㎛ 와 850 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 3000 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: (주)토소사제 니폴론-L; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 64.1 g/min 의 조건하에 서 압출기로부터 압출된다. 직경이 750 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 2200 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, 플라스틱 광섬유는 실험 (1) 과 동일한 조건하에서 냉각된다. 그 다음, 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 1.0 dB/km 이다.

실험 (3) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 750 ㎛ 와 1000 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 과 내경 (TB2) 은 각각 800 ㎛ 와 500 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 1000 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: JPE제 JMA07A; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 6.9 g/min 의 조건하에서 압출기로부터 압출된다. 직경이 316 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 750 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, 플라스틱 광섬유는 실험 (1) 과 동일한 조건하에서 냉각된다. 그 다음, 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 0.5 dB/km 이다.

실험 (4) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 1400 ㎛ 와 2500 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 과 내경 (TB2) 은 각각 1250 ㎛ 와 400 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 2000 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: (주)토소사제 니폴론-L; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 20.1 g/min 의 조건하에 서 압출기로부터 압출된다. 직경이 316 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 1200 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, 플라스틱 광섬유는 실험 (1) 과 동일한 조건하에서 냉각된다. 그 다음, 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 0.0 dB/km 이다.

비교예인 실험 (5) 에서는, 랜드부를 갖는 니플이 사용된다. 다이로부터 압출한 후에, 관형 열가소성 수지는 다이의 외부에서 POF 와 접촉하여서, 코팅층이 POF 에 형성된다. 이 실험에서, 니플의 랜드부의 길이 (L) 가 3000 ㎛ 인 것을 제외하고는 실험 (1) 과 동일한 조건이 사용된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 30 dB/km 이다. 100 m/min 의 속도로 섬유 스트랜드를 코팅된 광섬유 (30 mm) 의 외부로 당기는 힘은 2 (N) 이며, 이는 실험 (1) 의 힘의 절반보다 작다.

실험 (6) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 750 ㎛ 와 1000 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 과 내경 (TB2) 은 각각 800 ㎛ 와 500 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 3000 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: (주)토소사제 니폴론-L; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 6.9 g/min 의 조건하에서 압출기로부터 압출된다. 직경이 316 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 750 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, 플라스틱 광섬유는 실험 (1) 과 동일한 조건하에서 냉각된다. 그 다음, 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 20.0 dB/km 이다. 코팅 공정 후의 플라스틱 광섬유의 길이는 코팅 공정 전의 길이와 비교하여 2.0 % 더 길어지게 된다. 이는 큰 간격으로 인해 압출 속도가 이송 속도보다 작아져서 섬유 스트랜드에 저항력이 작용되기 때문이다. POF 의 길이기 증가하기 때문에, 클래드부와 코어부 사이의 계면에 요철이 생겨서 전송 손실이 증가된다.

실험 (7) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 2000 ㎛ 와 2500 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 과 내경 (TB2) 은 각각 1250 ㎛ 와 400 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 3000 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: JPE제 JMA07A; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 20.1 g/min 의 조건하에서 압출기로부터 압출된다. 직경이 316 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 1200 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, 플라스틱 광섬유는 실험 (1) 과 동일한 조건하에서 냉각된다. 그 다음, 습분을 제거한 후에, 플라스틱 광섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 15.0 dB/km 이다. 다이의 큰 구멍으로 인해, 다이로부터 압출된 열가소성 수지는 신장되어서, 플라스틱 광섬유에 응력이 가해진다. 따라서, 전송 손실이 증가할 것이라고 추정된다.

실험 (8) 에서, 다이의 직경 (TA) 과 랜드부의 길이 (L) 는 각각 1300 ㎛ 와 2500 ㎛ 이다. 간격 (d) 은 2000 ㎛ 이다. 니플의 외경 (TB1) 및 내경 (TB2) 은 각각 1250 ㎛ 와 400 ㎛ 이다. 코팅 재료인 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE: (주)토소사제 니폴론-L; MFR= 50 g/10 min) 이 130 ℃ 및 6.9 g/min 의 조건하에서 압출기로부터 압출된다. 직경이 316 ㎛ 인 플라스틱 광섬유가 20 m/min 의 속도로 이송되는 동안, 코팅 재료는 코팅된 POF 의 직경이 1200 ㎛ 가 되도록 다이에서 플라스틱 광섬유와 접촉하게 된다. 열가소성 수지를 코팅한 후에, POF 는 10 초 동안 제 1 물탱크 (온도: 10℃) 를 통과한다. 그 후에, 상기 POF 는 10 초 동안 제 2 물탱크 (온도: 10℃) 를 통과한다. 그 다음에, 10 초 동안 제 3 물탱크 (온도: 10℃) 를 통과하고 습분을 제거한 후에, 플라스틱 관섬유는 보빈에 권취된다. 코팅된 플라스틱 광섬유의 전송 손실이 측정되고, 보호층을 형성한 후의 전송 손실의 증가량은 20.0 dB/km 이다. 광섬유에는 틈새가 존재한다. 열가소성 수지가 빠르게 냉각되게 때문에, 열가소성 수지의 내벽이 외부로 수축되어서, 틈새가 생긴다는 것이 추정된다. 이에 따라, POF 스트랜드에 대한 응력이 불균일해져서, 전송 손실이 증가한다.

이 실험들은, 본 발명에 따른 조건들을 만족시킴으로써 전송 손실이 증가하지 않는다는 것을 보여준다.

본 발명은 플라스틱 광섬유의 코팅시 사용되는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Claims (17)

1. 다이에 형성된 다이 출구 및 니플에 형성된 섬유 통로를 통해 공급되는 플라스틱 광섬유에 열가소성 수지를 코팅하는 방법으로서, 상기 니플은 다이에 부분적으로 삽입되고, 상기 열가소성 수지는 다이와 니플 사이에 형성된 수지 통로를 통해 흐르며,

   하류측에 있는 니플의 가장자리는 플라스틱 광섬유의 이송 방향에 대해 다이 출구의 상류에 위치되고, 플라스틱 광섬유는 다이 출구에 도달하기 전에 열가소성 수지로 코팅되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 다이는 니플과 함께 수지 통로를 구성하는 테이퍼부와, 상기 테이퍼부에 연결되어 다이 출구를 향해 신장한 원통형 랜드부를 가지며,

   L (㎛) 이 랜드부의 길이를 나타내며, TA (㎛) 는 다이 출구의 내경을 나타내고, 또한 D (㎛) 는 열가소성 수지로 코팅된 플라스틱 광섬유의 직경을 나타낼 때, 상기 다이는,

   D≤TA≤1.3×D

   TA≤L≤4.0×TA

   의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   TA (㎛) 가 다이 출구의 내경을 나타내고, TB1 (㎛) 은 니플의 가장자리의 외경을 나타낼 때, 다이 및 니플이,

   0.7×TA≤TB1≤1.3×TA

   의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   D1 (㎛) 이 플라스틱 광섬유의 직경을 나타내고, TB2 (㎛) 는 니플의 섬유 통로의 내경을 나타낼 때, 니플이,

   10 (㎛)≤TB2-D1≤300 (㎛)

   의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 이송 방향으로의 테이퍼부의 길이가 TA ~ 2×TA 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 플라스틱 광섬유의 직경이 200 ㎛ ~ 800 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 플라스틱 광섬유가 코어 및 이 주위에 형성된 클래드를 포함하고, 상기 코어가 아크릴 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   TD (℃) 가 플라스틱 광섬유의 코팅시 열가소성 수지의 온도이고, Tm (℃) 은 열가소성 수지의 용융점이라고 할 때, Tm≤TD≤(Tm+30) 의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지의 용융점이 130 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지의 용융 유량이 20 g/10 min 이하인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지를 코팅한 후에 플라스틱 광섬유를 단계적으로 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅하는 방법.
12. 플라스틱 광섬유에 열가소성 수지를 코팅하기 위한 장치에 있어서,

    플라스틱 광섬유용 섬유 통로가 형성된 니플과;

    상기 니플이 부분적으로 삽입되고 다이 출구가 형성된 다이를 포함하며,

    열가소성 수지는 다이와 니플 사이에 형성된 수지 통로를 통해 흐르고, 하 류측의 니플의 가장자리는 플라스틱 광섬유의 이송 방향에 대해 다이 출구의 상류에 위치하며, 플라스틱 광섬유는 다이 출구에 도달하기 전에 열가소성 수지로 코팅되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 다이가 니플과 함께 수지 통로를 구성하기 위한 테이퍼부와, 상기 테이퍼부에 연결되고 다이 출구를 향해 신장한 원통형 랜드부를 가지며,

    L (㎛) 이 랜드부의 길이를 나타내며, TA (㎛) 는 다이 출구의 내경을 나타내고, 또한 D (㎛) 는 열가소성 수지로 코팅된 플라스틱 광섬유의 직경을 나타낼 때, 상기 다이는,

    D≤TA≤1.3×D

    TA≤L≤4.0×TA

    의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    TA (㎛) 가 다이 출구의 내경을 나타내고, TB1 (㎛) 가 니플의 가장자리의 외경을 나타낼 때, 다이 및 니플이,

    0.7×TA≤TB1≤1.3×TA

    의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.
15. 제 12 항에 있어서,

    D1 (㎛) 은 플라스틱 광섬유의 직경을 나타내고, TB2 (㎛) 가 니플의 섬유 통로의 내경을 나타낼 때,

    니플이,

    10 (㎛)≤TB2-D1≤300 (㎛)

    의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.
16. 제 13 항에 있어서, 이송 방향으로의 테이퍼부의 길이가 TA ~ 2×TA 인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.
17. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지를 코팅한 후에 플라스틱 광섬유를 단계적으로 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지의 코팅 장치.

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