KR20080091454A - 광 전송 매체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

제 1 부재 (12) 의 중공부 (hollow) 에 중합 개시제, 제 1 중합성 화합물, 및 제 2 중합성 화합물을 주입한다. 제 1 중합성 화합물과 상기 제 2 중합성 화합물을 공중합하여 제 2 부재 (16) 를 제조한다. 제 1 부재 (12) 의 내부 벽에 제 1 층 (21) 을 형성하고, 이전에 형성된 층 위에 층을 순차적으로 형성함으로써 제 2 부재 (16) 를 제조한다. 각 층을 형성하기 위해, W1 을 제 1 중합성 화합물의 중량이라 하고 W2 를 제 2 중합성 화합물의 중량이라 할 때 1/99 ≤ W2/(W1+W2) ≤ 2/3 을 만족하도록, 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물을 제 1 부재 (12) 의 중공부에 넣는다. W2/(W1+W2) 의 값이 제 1 층 (21) 으로부터 제 n 층 쪽으로 증가되도록 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물을 혼합한다.

광 전송 매체, 중합 개시제, 제 1 중합성 화합물, 제 2 중합성 화합물

Description

광 전송 매체의 제조 방법{PRODUCTION METHOD OF OPTICAL TRANSMISSION MEDIUM}

본 발명은 광 전송 매체의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 플라스틱 광섬유 등으로서 사용되는 광 전송 매체에 관한 것이다.

플라스틱 광섬유와 같은 광 전송 매체는 상이한 반사율의 외부 쉘 및 광 전송부를 가진다. 광 전송 매체는 외부 쉘과 광 전송부 사이의 계면에서 입사광을 반사시킴으로써 광 신호를 전송한다.

전송 손실이 상당히 감소된 광 전송 매체를 제조하기 위한 다양한 제안이 이루어져 있다. 예컨대, 미국 특허 출원 공보 제2006/0173148호 (일본 특허 공개 공보 제2004-099652호에 대응) 에는, 소정의 일반식으로 표현되는 2 종 이상의 중합성 화합물을 소정의 몰비로 공중합한 폴리머 조성물로부터 광학 부재를 제조하는 방법이 제안되어 있다. 제조된 광학 부재는 매우 낮은 전송 손실을 가지며, 또한 습열 (moist heat) 에 의해 야기되는 전송 손실의 증대를 방지한다. 코폴리머는, 소정의 특성을 발현하는 호모폴리머에 비해, 발현될 특성, 예컨대, 굴절률 등과 같은 광학 특성, 및 유리전이온도 (Tg) 와 같은 열적 특성의 제어에 있어서 이점을 가진다.

중합성 성분을 함유하지 않는 저분자 화합물, 즉, 비중합성 화합물을 폴리머에 첨가하여 거기에 소정의 광학 특성을 부여할 경우, 비중합성 화합물은 광학 부재의 확산 또는 휘발에 의해 다른 광학 특성에 영향을 미칠 수도 있다. 그러나, 코폴리머는 적은 양의 비중합성 화합물에 의해, 또는 심지어 비중합성 화합물을 첨가하지 않고도 이러한 광학 특성을 발현한다.

일본 특허 공개 공보 평06-297596호에는 소정의 화합물을 주성분으로서 함유하는 폴리머 혼합물로 구성된 광섬유가 제안되어 있다. 이 광섬유에 있어서, 구조 단위의 비율은 광섬유의 단면 원형의 직경 방향에서 점차적으로 변화된다. 상기 참조문헌에서는 이 광섬유가 C-H 결합의 진동에 의해 야기되는 적외선 흡수의 영향을 감소시키고, 광섬유의 초기 특성이 시간 경과에 따라 손상되지 않는다고 기술하고 있다.

그러나, 상기 미국 특허 출원 공보 제2006/0173148호에 기재된 조성물로부터 광 전송 매체를 제조하는 경우, 코폴리머에 있어서의 광의 산란에 의해, 전송될 광의 손실이 야기되고, 이후, 이것을 산란 손실이라고 지칭한다. 일본 특허 공개 공보 평06-297596호의 광섬유는 전송 손실을 감소시키고, 습열에 의해 야기되는 전송 손실의 증대를 방지한다. 그러나, 이 광섬유의 구조는 측쇄에 알킬기를 가지기 때문에, 광섬유의 Tg 가 낮다. 결과적으로, 고온 조건하에서, 전송 손실이 증대되고, 물리적 내성이 감소되어 변형을 일으킨다. 따라서, 상기 광섬유는 실용상 만족스럽지 않았다.

본 발명의 목적은 고온에서 견디고 산란 손실을 감소시킨 코폴리머로부터 광 전송 매체를 제조하는 것이다.

상기 목적 및 그외 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 전송 매체의 제조 방법은, (A) 관상 용기 (tubular container) 에, 중합 개시제, 화학식 1로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 1 중합성 화합물, 및 화학식 2로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 2 중합성 화합물을 주입하는 단계로서, 상기 제 2 중합성 화합물은 상기 제 1 중합성 화합물로부터 생성된 호모폴리머보다 더 높은 굴절률을 갖는 호모폴리머를 생성할 수 있고, 상기 제 1 중합성 화합물의 중량 W1 및 상기 제 2 중합성 화합물의 중량 W2 는 1/99 ≤ {W2/(W1+W2)} ≤ 2/3 를 만족하는, 상기 주입 단계; (B) 상기 관상 용기의 길이 방향에 수직으로 교차하는 단면 원형의 중심 주위로 상기 관상 용기를 회전시키면서, 상기 관상 용기에서 상기 제 1 중합성 화합물과 상기 제 2 중합성 화합물을 공중합하는 단계; 및 (C) 상기 관상 용기의 내부 벽으로부터 상기 단면 원형의 상기 중심을 향해 복수 층들을 동심원상으로 형성하기 위해 상기 단계 (A) 및 상기 단계 (B) 를 복수회 교대로 반복하는 단계를 포함하며, I 회째 (I: 자연수) 에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값은 (I+1) 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값과 다르다.

[화학식 1]

(화학식 1의 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이고, R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이고, R⁴는 2 내지 8개의 탄소 원자를 가지며 H가 불소 원자로 치환된 알킬기이다.)

[화학식 2]

(화학식 2의 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이고, R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이고, X¹ 내지 X⁵의 각각은 H, D, 할로겐 원자 또는 CF₃이고, X¹ 내지 X⁵ 중 적어도 하나는 할로겐 원자 또는 CF₃이다.)

또한, (I+1) 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값은 I 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값보다 더 큰 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기 기재된 제조 방법에 의해 획득된 광 전송 매체를 연신함으로써 제조된 플라스틱 광섬유를 포함한다.

그리하여, 고온에서 견디고 산란 손실을 감소시킨 광 전송 매체가 제조된다.

도 1은 본 발명의 POF 제조 공정이다.

도 2는 프리폼 (preform) 의 단면도이다.

도 3은 제 1 층 형성 공정에 있어서의 중합 용기의 단면도이다.

도 4는 회전 중합 디바이스의 개략도이다.

도 5는 회전 중합의 설명도이다.

도 6은 제 2 층 형성 공정에 있어서의 중합 용기의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대해 상세하게 설명하지만, 이들 실시형태들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

도 1에서, POF 제조 공정 (10) 은 제 1 부재 형성 공정 (13), 제 2 부재 형성 공정 (17), 가열 공정 (18), 및 연신 공정 (20) 을 포함한다. 제 1 부재 형성 공정 (13) 에서, 프리폼 (11) 의 외부 쉘인 관상 제 1 부재 (12) 를 형성한다. 제 2 부재 형성 공정 (17) 에서, 광을 전송하는 제 2 부재 (16) 를 제 1 부재 (12) 의 중공부 (hollow) 에 형성하여 프리폼 (11) 을 제작한다. 가열 공정 (18) 에서, 프리폼 (11) 을 가열한다. 연신 공정 (20) 에서, 프리폼 (11) 을 길이 방향으로 연신하여 플라스틱 광섬유 (19) 를 제조한다.

제 2 부재 (16) 는, 외측으로부터 내측을 향해 복수의 층을 순차적으로 형성함으로써 형성된다. 제 2 부재 (16) 는 길이 방향에 수직인 단면 원형에서 동심원상의 n-층 구조 (n: 자연수) 를 가진다. 제 2 부재 (16) 는 외측으로부터 내측을 향해 제 1 층 (21), 제 2 층 (22), …, 제 (n-1) 층, 및 제 n 층을 이 순서로 구비한다. 제 1 층 (21) 은 제 1 층 형성 공정 (31) 에서 형성된다. 제 2 층 (22) 은 제 2 층 형성 공정 (32) 에서 형성된다. 제 (n-1) 층은 제 (n-1) 층 형성 공정 (33) 에서 형성되고, 제 n 층은 제 n 층 형성 공정 (34) 에서 형성된다.

층들 (21 내지 24) 의 각각의 두께는 길이 방향에서 균일하다. 각 층은 동일한 두께를 가질 수도 있고 또는 상이한 두께를 가질 수도 있다. 제 n 층 (24) 형성시의 조건에 따라, 프리폼 (11) 의 단면 원형의 중심부에 중공부 (27) 가 형성될 수도 있고 또는 형성되지 않을 수도 있다. 도 2에는, 오직 편의를 위해, 제 1 부재 (12) 와 제 2 부재 (16) 사이의 경계, 및 제 1 층 (21) 내지 제 n 층 (24) 사이의 경계들이 도시되어 있다. 경계들의 각각의 시인성은 제조 조건에 따라 상이하다. 사실상, 경계들이 반드시 보이는 것은 아니다. 광 전송의 관점에서, 광학 경계들은 존재하지 않는 것이 바람직하다.

이 실시형태에서는, 프리폼 (11) 을 제작하는 제조 방법을 설명한다. 이 제조 방법에서, 제 1 부재 (12) 는 제 2 부재 (16) 를 형성하기 위한 용기로서 사용된다. 단일 층 구조를 갖는 제 1 부재 (12) 및 n-층 구조를 갖는 제 2 부재 (16) 를 일체로 형성하여, 총 (n+1) 개의 층을 갖는 프리폼 (11) 을 제작한다. 프리폼 (11) 의 전체 층들, 제 1 부재 (12) 의 형성 방법, 및 제 1 부재 (12) 와 제 2 부재 (16) 의 일체화 방법은 상기 방식에 한정되지 않는다. 예컨대, 또한, 관상 용기 내에 플라스틱 광섬유의 외부 쉘인 관상 제 1 부재를 형성하는 것도 가능하다. 그후, 제 1 부재 (12) 의 중공부에 (n-1) 개의 층으로 구성된 광 전송부인 제 2 부재 (16) 를 형성함으로써, 총 n 개의 층을 갖는 프리폼 (11) 을 제작한다. 또한, 제 1 부재 (12) 와 동일한 직경을 갖는 관상 용기 내에 제 2 부재 (16) 를 형성하는 것도 가능하다. 용기로부터 제 2 부재 (16) 를 꺼내고, 미리 형성된 제 1 부재 (12) 에 끼워 프리폼 (11) 을 제작한다. 제 1 부재 (12) 는, 관상 용기 내에서 중합성 화합물을 회전시키고 중합함으로써, 또는 폴리머의 용융-압출 성형에 의해 형성될 수 있다.

제 1 층 형성 공정 (31) 은, 제 1 부재 (12) 의 중공부에 제 1 층 (21) 의 재료를 주입하는 공급 공정 (37), 및 주입된 재료의 중합에 의해 폴리머를 생성하는 중합 공정 (38) 을 가진다. 제 2 층 형성 공정 (32) 및 이후의 층 형성 공정은 제 1 층 형성 공정 (31) 과 기본적으로 동일하다. 따라서, 층 형성 공정의 각각에 대한 공급 공정 및 중합 공정의 설명을 생략한다. 그리하여, 제 2 부재 (16) 는, 제 1 부재 (12) 의 중공부에 미리 형성된 층 위에 각 층을 순차적으로 형성함으로써 형성된다.

제 1 부재 (12) 의 굴절률은 제 2 부재 (16) 의 인접 제 1 층 (21) 의 굴절률보다 적어도 5×10^-3 만큼 더 낮다. 제 2 부재 (16) 에서, 외부 층의 굴절률 은 인접 내부 층의 굴절률보다 적어도 5×10^-3 만큼 더 낮다. 그리하여, 제 2 부재 (16) 의 굴절률은 단면 원형의 중심을 향해 점차적으로 증가된다. 제 2 부재 (16) 의 최외부 층인 제 1 층 (21) 의 굴절률은 1.4 이상 1.5 이하이다. 그리하여, 전송 손실이 더욱 감소된다. 제 1 층 (21) 으로부터 제 n 층 (24) 까지의 굴절률은 점차적으로 변화될 수 있고 또는 단계적으로 변화될 수 있다.

제 1 부재 (12) 는 POF 의 연신도 (elongation) 및 강도와 같은 물리적 특성을 향상시키는 결정 구조를 갖는 폴리머로 구성된다. 결과적으로, 벤딩될 때의 POF 의 변형이 방지된다. 중합에 의해 제 1 부재 (12) 를 구성하는 폴리머를 생성하는 중합성 화합물은 결정 구조를 가지고, 불소 원자를 가진다. 이러한 중합성 화합물은 낮은 굴절률을 달성하고, 종래 제품에 비해 POF 의 물리적 강도를 향상시킨다. 제 1 부재 (12) 의 폴리머로서, 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 (THV) 코폴리머, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 (FEP) 코폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로 알킬비닐 에테르 (PFA) 등이 바람직하다. 낮은 굴절률의 관점에서, THV 가 특히 바람직하다.

제 2 부재 (16) 를 구성하는 폴리머는, 화학식 1로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 1 중합성 화합물, 및 화학식 2로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 2 중합성 화합물의 중합에 의해 생성된다. 본 발명에서는, 제 1 중합성 화합물의 중량을 W1이라 하고 제 2 중합성 화합물의 중량을 W2라 할 때 1/99 ≤ W2/(W1+W2) ≤ 40/60 을 만족하도록, 제 1 중합성 화합물과 제 2 중합성 화합물을 혼합하고 공중합한다. 이로써, 산란 손실, 즉, 광의 산란에 의해 야기되는 전송 손실이 제 2 부재 (16) 에 있어서 방지된다. W1 및 W2는 5/95 ≤ W2/(W1+W2) ≤ 40/60 을 만족하는 것이 더욱 바람직하다. W1 및 W2는 10/90 ≤ W2/(W1+W2) ≤ 40/60 을 만족하는 것이 더욱 더 바람직하다. W2/(W1+W2) 가 1/99 미만인 경우, 제 1 중합성 화합물과 제 2 중합성 화합물의 공중합은 그 단독중합에 비해 현저한 이점을 가지지 않으며, 이는 굴절률 및 Tg 를 제어하기 어렵기 때문이다. 한편, W2/(W1+W2) 가 40/60 보다 큰 경우, 산란 손실이 증대된다. 결과적으로, 제조된 POF 는 투명한 광학 부재에 적합하지 않다. 화학식 1 및 화학식 2로 나타낸 화합물들의 측쇄에 보다 짧은 알킬쇄 또는 방향족기를 함유시킴으로써, Tg 를 증가시킬 수 있고, 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.

화학식 1로 나타낸 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이다. R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이다. R⁴는 2 내지 8개의 탄소 원자를 가지며 H가 불소 원자로 치환된 알킬기이다. 할로겐 원자는 불소 원자 또는 염소 원자인 것이 바람직하다. 이 명세서에 있어서, H는 수소 원자이고, D는 중수소 원자이다.

화학식 1에서, R¹ 및 R²의 각각은 D인 것이 바람직하다. R³은 H, D, CH₃, CD₃, 불소 원자 또는 염소 원자인 것이 바람직하다. R⁴는 2 내지 6개의 탄소 원자를 가지며 H가 불소 원자로 치환된 알킬기인 것이 바람직하다. H가 불소 원자로 치환된 알킬기는 분지 구조 또는 환상 구조를 함유할 수도 있지만, 선형 구조가 바람직하다. 상기 알킬기에 있어서, C-H 결합의 전체 또는 일부가 C-D 결합으로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 화학식 1로 표현되는 제 1 중합성 화합물은 중수소화된 플루오로알킬 메타크릴레이트를 가지는 것이 바람직하고, 중수소화 비율은 95% 이상 100% 미만이 바람직하다.

화학식 1로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 화합물의 예를 이하의 화학식 3 및 화학식 4로 나타낼 것이다. 그러나, 이하의 예들은 화학식 1로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 화합물들을 한정하지 않는다.

[화학식 3]

[화학식 4]

화학식 2에 나타낸 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이다. R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이다. X¹ 내지 X⁵의 각각은 H, D, 할로겐 원자 또는 CF₃이다. X¹ 내지 X⁵ 중 적어도 하나는 할로겐 원자 또는 CF₃이다.

화학식 2에서, R¹ 및 R²의 각각은 D인 것이 바람직하다. R³은 H, D, CH₃, CD₃, 불소 원자 또는 염소 원자인 것이 바람직하고, CD₃가 더욱 바람직하다. X¹ 내지 X⁵의 각각은 불소 원자, 염소 원자 또는 CF₃인 것이 바람직하고, 불소 원자 또는 염소 원자인 것이 더욱 바람직하다. 화학식 2의 페닐기 중의 치환된 할로겐 원자 (바람직하게는 불소 원자) 의 수는 2 이상이 바람직하고, 3 이상이 가장 바람직하다. 즉, 화학식 2의 일반식에 의해 표현되는 제 2 중합성 화합물은 중수소화된 할로겐화 페닐 메타크릴레이트를 함유하는 것이 바람직하고, 그 중수소화 비율은 95% 이상 100% 미만이 바람직하다.

화학식 2로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 화합물의 예를 이하의 화학식 5 및 화학식 6으로 도시한다.

[화학식 5]

[화학식 6]

화학식 1에 의해 표현되는 제 1 중합성 화합물로부터 생성된 호모폴리머의 굴절률, 및 화학식 2에 의해 표현되는 제 2 중합성 화합물로부터 생성된 호모폴리머의 굴절률은 서로 다르기 때문에, 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 배합 비율을 변화시킴으로써 다양한 굴절률을 갖는 코폴리머들을 합성할 수 있다. 예컨대, 상기 FA-1 로부터 생성된 호모폴리머의 굴절률은 1.42 이고, 상기 FP-1 로부터 생성된 호모폴리머의 굴절률은 1.50 이다. 그러므로, 제 I 층 (I 는 자연수) 및 제 (I+1) 층의 각 공급 공정에 있어서 FA-1 과 FP-1 을 상이한 배합 비율로 혼합함으로써, 제 I 층 및 제 (I+1) 층은 상이한 굴절률을 발현한다. 마찬가지로, 제 1 층 (21) 으로부터 제 n 층 (24) 까지 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 배합 비율을 점차적으로 변화시킴으로써, 프리폼의 굴절률이 단면 원형의 외측으로부터 중심을 향해 점차적으로 변화되고, 즉, 굴절률 프로파일을 갖는 프리폼이 제작된다. 배합 비율은, W2/(W1+W2) 이 상기 범위를 만족하는 조건하에서 변화된다.

또한, 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물에, 트리플루오로에틸 메타크릴레이트 (3FM), 헥사플루오로 이소프로필 메타크릴레이트 등과 같은 메틸메타크릴레이트 (MMA) 와 플루오로(메타)아크릴레이트의 코폴리머; tert-부틸메타크릴레이트 등의 분지를 갖는 (메타)아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 노르보르닐 메타크릴레이트, 트리시클로데카닐 메타크릴레이트 등과 같은 MMA 와 지환식 (메타)아크릴레이트의 코폴리머; 폴리카보네이트 (PC); 노르보르넨계 폴리머, 예컨대, Zeon Corporation 에서 제조된 ZEONEX (등록 상표); 기능성 노르보르넨계 폴리머, 예컨대, JSR Corporation 에서 제조된 ARTON (등록 상표); 불소 폴리머, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), PVDF 등; 불소 폴리머의 코폴리머, 예컨대, PVDF-계 코폴리머; 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로 알킬비닐 에테르 (PFA) 랜덤 코폴리머; 클로로트리플루오로에틸렌 (CTFE) 코폴리머 등을 첨가할 수도 있다.

POF 15 를 사용하여 근적외선을 전송하기 위해, 일본 특허 제3332922호 및 일본 특허 공개 공보 제2003-192708호에 기재된 것과 같은 폴리머들이 이용된다. 이 폴리머에는, C-H 결합의 수소 원자가 중수소 원자, 불소 등으로 치환되어 있다. 이런 종류의 폴리머를 사용함으로써, 전송 손실을 야기시키는 파장 영역을 장파장으로 시프트함으로써 전송 신호 광의 손실을 감소시킬 수 있게 된다. 이러한 폴리머의 예로는, 예컨대, 중수소화된 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA-d8), 폴리트리플루오로에틸메타크릴레이트 (P3FMA), 및 폴리헥사플루오로 이소프로필-2-플루오로아크릴레이트 (HFIP 2-FA) 가 있다. 그러나, 이러한 폴리머의 양이 소정 값을 초과할 경우, 제조된 POF 의 전송 특성 및 제조 적합성이 변화될 수도 있다. 따라서, 효과를 달성하기 위해 상기 폴리머의 최소량을 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 폴리머를 첨가하지 않는 것이 특히 바람직하다. 중합 후에 POF 의 투명성을 유지하기 위해, 중합 전에 원료 화합물로부터 확산을 야기시키는 이물질 및 불순물을 적절히 제거하는 것이 바람직하다.

직경 방향에서 제 2 부재 (16) 의 굴절률을 보다 효율적으로 변화시키기 위해, 상기 중합성 화합물들에 굴절률 제어제를 첨가한다. 각 층에 있어서 굴절률 제어제의 비율을 변화시킬 수 있다. 이 경우, 외부 층으로부터 내부 층을 향해 첨가 비율을 증가시켜 상기 굴절률 프로파일을 갖는 프리폼을 제작한다. 이후, 굴절률 제어제에 대해 상세하게 설명할 것이다.

중합성 화합물들의 중합을 위해 중합 개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 중합 개시제는 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 배합 비율 및 종류에 따라 선택된다.

중합 개시제의 바람직한 예로는, 예컨대, 국제 공개 공보 WO93/08488에 기재된, 벤조일 퍼옥시드 (BPO), 및 tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트 (PBO), 디-tert-부틸퍼옥시드 (PBD), tert-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트 (PBI), n-부틸-4,4-비스(tert-부틸퍼옥시)발레레이트 (PHV) 등과 같은 퍼옥시드계 화합물이 있다. 중합 개시제의 다른 예로는, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸프로판), 2,2'-아조비스(2-메틸부탄), 2,2'-아조비스(2-메틸펜탄), 2,2'-아조비스(2,3-디메틸부탄), 2,2'-아조비스(2-메틸헥산), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸펜탄), 2,2'-아조비스(2,3,3-트리메틸부탄), 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-메틸헥산), 3,3'-아조비스(3,4-디메틸펜탄), 3,3'-아조비스(3-에틸펜탄), 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디에틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디-tert-부틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등과 같은 아조계 화합물이 있다. 중합 개시제는 상기 물질들에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 2 종류 이상의 중합 개시제를 조합할 수도 있다.

중합 개시제로서, 니트릴기를 함유하지 않는 아조계 화합물, 즉, 니트릴기가 없는 아조계 화합물이 바람직하다. 아조계 화합물은 (메타)아크릴레이트계 모노머의 중합 개시제로서 바람직하다. 그러나, 그것의 가열 착색 특성으로 인 해, 아조계 화합물은 광섬유 등과 같은 광학 부재에 요구되는 광 전송 특성에 영향을 미친다. 광학 부재의 착색은 메르캅탄이 사슬 이동제 (chain transfer agent) 로서 사용될 때 특히 현저하다. 따라서, 니트릴기가 없는 아조계 화합물을 사용함으로써, 착색에 의한 컬러 전송 특성의 감소 없이 높은 광 전송 특성을 갖는 광학 부재가 제조된다. 니트릴기가 없는 아조계 화합물의 예는 일본 특허 공개 공보 제2003-246813호 및 제2003-192714호에 기재되어 있다. 특히, MAIB (디메틸-2,2'-아조비스(이소부티레이트)) 가 바람직하다.

중합도를 제어하기 위해 사슬 이동제를 사용할 수 있다. 사슬 이동제의 종류 및 양은 중합성 모노머의 종류에 따라 선택된다. 각각의 모노머에 대한 사슬 이동제의 사슬 이동 계수는, 예컨대, "폴리머 핸드북, 제3판" (J.BRANDRUP & E.H.IMMERGUT 편찬, JOHN WILEY&SON 발행) 에 기재되어 있다. 또한, 상기 사슬 이동 계수는, "폴리머의 실험법" (Takayuki Ohtsu 및 Masayoshi Kinoshita 편찬, Kagaku-Dojin Publishing Company, Inc. 발행, 1972) 에 기재된 방법에서의 실험을 통해 산출될 수도 있다.

사슬 이동제의 바람직한 예로는, 알킬메르캅탄류 [예컨대, n-부틸메르캅탄; n-펜틸메르캅탄; n-옥틸메르캅탄; n-라우릴메르캅탄; tert-도데실메르캅탄 등], 및 티오페놀류 [예컨대, 티오페놀; m-브로모티오페놀; p-브로모티오페놀; m-톨루엔티올; p-톨루엔티올 등이 있다. 알킬메르캅탄류 중의 n-옥틸메르캅탄, n-라우릴메르캅탄, 및 tert-도데실메르캅탄을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 사슬 이동제에서 C-H 결합의 수소 원자가 불소 원자 (F) 또는 중수소 원자 (D) 로 치환될 수도 있다. 사슬 이동제는 상기 물질들에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 2 종류 이상의 사슬 이동제를 조합할 수도 있다.

굴절률 제어제로서 비중합성 화합물이 바람직하다. 굴절률 제어제의 비율은 제 2 부재 (16) 의 주성분에 대하여 0.01 내지 25 중량%가 바람직하고, 1 내지 20 중량%가 더욱 바람직하다. 굴절률 제어제는 상술한 굴절률 프로파일의 발현을 보장한다.

상기 굴절률 제어제는, 높은 굴절률; 큰 분자 체적; 중합성 화합물의 중합에 영향을 미치지 않는 것; 및 굴절률 제어제가 용융된 폴리머 중의 소정 확산 속도를 갖는 저분자 화합물인 것과 같은 특성들 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 굴절률 제어제는 모노머에 한정되지 않으며, (이량체 및 삼량체를 포함하는) 올리고머일 수 있다.

굴절률 제어제의 예로는, 예컨대, 벤질 벤조에이트 (BEN), 디페닐 술피드 (DPS), 트리페닐 포스페이트 (TPP), 벤질 n-부틸 프탈레이트 (BBP), 디페닐 프탈레이트 (DPP), 디페닐 (DP), 디페닐메탄 (DPM), 트리크레실 포스페이트 (TCP), 디페닐술폭시드 (DPSO) 등과 같은 비중합성 저분자 화합물이 있다. 특히, BEN, DPS, TPP 및 DPSO 가 바람직하다. 제 2 부재 (16) 형성용 재료에 이러한 굴절률 제어제를 첨가함으로써, 그리고 각 층에서의 굴절률 제어제의 농도를 제어함으로써, 제 1 층 내지 제 n 층 (21 내지 24) 의 각각의 굴절률을 쉽게 제어한다.

중합 개시제, 사슬 이동제, 및 굴절률 제어제의 바람직한 첨가량은, 중합성 화합물들의 종류 등에 따라 적절히 결정된다. 각 층 (21 내지 24) 에서의 중합 개시제의 비율은 중합성 화합물들에 대하여 0.005 내지 0.5 몰%가 바람직하고, 0.010 내지 0.1 몰%가 더욱 바람직하다. 또한, 각 층 (21 내지 24) 에서의 사슬 이동제의 비율은 각 층에서의 중합성 화합물들에 대하여 0.005 내지 0.5 몰%가 바람직하고, 0.01 내지 0.1 몰%가 더욱 바람직하다.

추가적으로, 광 전송 특성을 저하시키지 않는 한, 층들 (21 내지 24) 의 일부에 다른 첨가제들을 첨가할 수 있다. 예컨대, 내후성 및 내구성을 향상시키기 위해서 층들 (21 내지 24) 의 각각에 또는 층들 (21 내지 24) 의 일부에 안정화제를 첨가할 수 있다.

또한, 광 전송 특성을 향상시키기 위해, 광 신호를 증폭시키는 유도 방출 기능성 화합물을 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물에 첨가할 수 있다. 이러한 화합물을 첨가함으로써, 감쇠된 신호 광을 여기 광 (excitation light) 에 의해 증폭시켜서 전송 거리를 증가시킨다. 따라서, 이러한 첨가제를 갖는 광학 부재를, 예컨대, 광 전송 링크에서의 광섬유 증폭기로서 사용할 수 있다.

제 2 부재 (16) 의 제조 방법을 이하에 설명한다. 그러나, 이 실시형태는 본 발명의 일 예이며, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 도 3에서, SUS로 이루어진 중합 용기 (60) 는 관상 본체 (60a), 및 상기 본체 (60a) 의 양단을 밀봉하는 1 쌍의 뚜껑 (60b; lid) 을 가진다. 중합 용기 (60) 의 내부 직경은 제 1 부재 (12) 의 외부 직경보다 약간 더 크다. 중합 용기 (60) 는, 제 1 부재 (12) 가 중합 용기 (60) 의 회전에 따라 회전하도록 구성된다.

시판되는 용융-압출 성형 장치를 사용하여 형성된 제 1 부재 (12) 가 중합 용기 (60) 내에 배치된다. 그후, 마개들 (61; plug) 중 하나를 제 1 부재 (12) 의 일측 단부에 끼운다. 마개들 (61) 은 제 1 층 내지 제 n 층 형성용 재료에 용해되지 않는 재료로 이루어진다. 예컨대, 마개들 (61) 은 PTFE 등으로 이루어진다.

제 1 층 재료 (21a), 즉 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물을 제 1 부재 (12) 의 중공부에 주입한다. 제 1 부재 (12) 의 다른 단부는 다른 마개 (61) 에 의해 밀봉되고, 뚜껑들 (60b) 을 본체 (60a) 에 끼운다. 또한, 중합 용기 (60) 를 사용하지 않고 제 1 부재 및 마개들 (61) 을 사용할 수도 있다. 중합 용기 (60) 를 회전시키면서 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 공중합에 의해 제 1 층을 형성한다. 또한, 중합 용기 (60) 의 회전을 따르도록 제 1 부재 (12) 를 지지하기 위해 중합 용기 (60) 내측에 제 1 부재 (12) 지지용 지지 부재들을 제공할 수도 있다.

중합 용기 (60) 를 회전시키기 위해 회전 중합 디바이스를 사용한다. 도 4에서, 회전 중합 디바이스 (71) 는, 하우징 (72) 내에 배치된 복수의 회전 지지 부재들 (73), 상기 회전 지지 부재들 (73) 을 회전시키는 구동부 (76), 및 상기 하우징 (72) 내의 온도를 측정하고 측정된 결과에 기초하여 온도를 제어하기 위한 온도 제어기 (77) 를 가진다.

회전 지지 부재들 (73) 의 각각은 원통 형상을 가진다. 2개의 인접한 회전 지지 부재들 (73) 의 원주면에 의해 적어도 하나의 중합 용기 (60) 가 지지되도록, 회전 지지 부재들 (73) 은 대략 수평으로 설치되고 길이 방향으로 서로 대략 평행하다. 회전 지지 부재들 (73) 의 각각의 일 단부는 하우징 (72) 의 측벽에 회전 가능하게 부착된다. 회전 지지 부재들 (73) 의 각각은 구동부 (76) 에 의해 독립적으로 회전된다. 구동부 (76) 는, 이 구동부 (76) 의 구동을 제어하기 위한 제어기 (도시하지 않음) 를 구비한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 중합 동안, 각 중합 용기 (60) 는 2개의 인접한 회전 지지 부재들 (73) 에 의해 유지된다. 중합 용기 (60) 는 회전 지지 부재 (73) 의 회전에 따라 회전된다. 도 5에서, 도면번호 73a는 회전 지지 부재 (73) 의 회전축을 나타낸다. 그리하여, 중합 용기 (60) 가 회전 중합 디바이스 (71) 내에 세트되고 회전되어 관상 또는 원통 형상을 갖는 코폴리머를 생성한다. 이 실시형태에서, 중합 용기 (60) 는 표면-구동 방식 (surface-drive method) 에 따라 회전된다. 그러나, 회전 방식은 특별히 제한되지 않는다.

중합 용기 (60) 의 양단부들을 밀봉하는 뚜겅들 (60b) 의 각각에 자석 (60c) 이 부착된다. 회전 지지 부재들 (73) 의 각각의 아래에 자석 (75) 이 제공된다. 이 자석들 (60c, 75) 은 회전 동안 회전 지지 부재들 (73) 로부터 중합 용기 (60) 의 리프트 (lift) 를 방지한다. 상기 방법 이외에도, 또한, 회전 중합 디바이스 (71) 내에 세트된 중합 용기 (60) 의 상부 표면과 접하도록 회전 지지 부재 (73) 와 유사한 회전 부재를 배치하고, 이러한 회전 지지 부재를 상기 회전 지지 부재 (73) 와 동일 방향으로 회전시킴으로써 리프트를 방지할 수도 있다. 또한, 중합 용기 (60) 에 대항하여 가압하는 홀딩 디바이스를, 중합 용기 (60) 위에 제공함으로써 리프트를 방지할 수도 있다. 본 발명은 리프트 방지 방법에 의존하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 상술한 바와 같이, 제 1 부재 (12) 의 전체 내부 벽에 걸쳐 제 1 층을 형성하기 위해, 제 1 부재 (12) 를 길이 방향으로 수평으로 유지하는 것이 가장 바람직하다. 제 1 부재 (12) 는 길이 방향으로 대략 수평일 수 있고, 회전축의 허용가능 각도는 수평 방향에 대해 대략 5°이하이다.

상기 중합 이전에, 제 1 부재 (12) 를 세운 위치로 유지한 채로 중합성 화합물의 예비-중합을 수행할 수도 있다. 이 중합 동안, 제 1 부재 (12) 를 상기 제 1 부재 (12) 의 원통 축 주위로 회전시키는 것이 바람직하다.

중합 전에, 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물을 포함하는 재료들로부터 수분, 불순물 등과 같은 중합 저지제로서 작용할 수도 있는 재료들을 여과, 증류 등에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 중합성 화합물들과 중합 개시제를 혼합한 후, 혼합물로부터 초음파 처리에 의해 용존 가스들 및 휘발성 재료들을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 층 형성 공정 전후에 공지된 감압 디바이스에 의해 제 1 부재 (12) 및 제 1 층 형성 재료 (21a) 를 감압시킬 수도 있다.

그리하여, 제 1 부재 (12) 의 중공부에 제 1 층을 형성한다. 그후, 제 1 층이 형성된 제 1 부재 (12) 를 회전 중합 디바이스 (71) 로부터 꺼낸다. 이 실시형태에 있어서, 제 1 부재 (12) 는 소정 온도의 항온조와 같은 가열 디바이스내에서 소정 시간 동안 가열된다.

그후, 제 2 층 내지 제 n 층을 순차적으로 형성한다. 도 6에서, 동일한 도면번호 60은 제 1 층 (21) 을 생성하기 위해 사용된 것과 동일하기 때문에 이것은 중합 용기를 나타낸다. 먼저, 제 2 층 형성 재료 (22a) 를 제 1 부재 (12) 의 중공부에 주입한다.

제 1 부재 (12) 의 개구부를 마개 (61) 로 밀봉한다. 제 1 층 (21) 이 형성된 제 1 부재 (12) 를 길이 방향으로 대략 수평으로 세트한다. 제 1 부재 (12) 를 단면 원형의 중심 주위로 회전시키면서 중합을 시작한다. 그리하여, 제 1 부재 (12) 를 회전시키면서 중합을 촉진함으로써 제 2 층을 형성한다. 제 1 층 (21) 의 형성시와 동일한 방식으로 제 2 층 내지 제 n 층의 각각의 형성시에 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 공중합을 위해 회전 중합 디바이스 (71) (도 4 참조) 를 사용한다. 또한, 필요에 따라 제 1 부재 (12) 에 각 층 형성 재료를 주입하기 전 또는 후에 공지된 감압 디바이스에 의해 제 1 부재 (12) 및 층 형성 재료를 감압할 수도 있다.

제 2 층에 대한 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 공중합의 시작시에, 제 1 층 (21) 의 내부 벽은 제 2 층에 대한 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물의 접촉에 의해 팽윤된다. 결과적으로, 중합의 초기 단계에서 팽윤층을 형성한다. 겔 형태의 팽윤층은 중합 속도를 가속시키고, 즉, 겔 효과를 나타낸다. 이 명세서에서는, 관상 부재를 미리 제조하고, 거기에 중합성 화합물들을 주입한다. 관상 부재와 거기에 주입된 중합성 화합물들의 반응에 의해 팽윤층을 형성하여 중합성 화합물들을 중합한다. 이 반응 방법은 회전 겔 중합 방법이라 지칭된다. 이 중합 방법에서, 이 실시형태에서와 같이 관상 부재를 길이 방향으로 수평으로 세트하는 것이 바람직하다.

각 층의 형성시에, 중합의 반응 속도를 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 예컨대, 중합성 화합물들의 중합도를 나타내는 전환 비율을 시간당 5 내지 90 %로 조절하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 전환 비율을 시간당 10 내지 85 %로 조절한다. 더욱 더 바람직하게는, 전환 비율을 20 내지 80 %로 조절한다. 중합 개시제의 타입에 따라, 또는 중합 온도의 조절에 의해 반응 속도를 제어할 수 있다. 중합성 화합물들의 전환 비율을 측정하는 방법은 주지된 방법을 사용하는 한 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 겔 크로마토그래피에 의해 잔류 중합성 화합물들의 정량 분석, 및 반응 생성물의 육안 검사 둘다를 수행하여 이들 간의 관계를 획득한다. 그후, 육안 검사를 수행함으로써 상기 관계에 기초하여 전환 비율을 획득한다. 또한, 회전 속도를 적절히 조절함으로써 각 층에서의 중합의 전환 비율을 제어할 수도 있다.

그리하여, 제 1 부재의 내측에 제 1 층 내지 제 n 층을 갖는 다층 구조를 형성함으로써 제 2 부재를 제조한다. 상술한 재료들로부터 제 1 층 내지 제 n 층을 형성한다. 또한, 제 1 부재 및 제 2 부재 (12, 16) 를 개별적으로 형성할 수도 있다. 그후, 관상 제 1 부재 (12) 에 제 2 부재 (16) 를 끼워서 프리폼 (11) 을 제작한다.

프리폼 (11) 을 가열하면서 프리폼 (11) 을 감압시키는 것이 바람직하다. 그리하여, 미반응 중합성 화합물들과 같은 잔류물을 프리폼 (11) 으로부터 제거한다.

프리폼 (11) 을 가열-연신함으로써, 예컨대, 200 내지 1000 ㎛의 범위의 직경을 갖는 POF 를 획득한다. 프리폼 (11) 의 가열-연신에 대해, 예컨대, 일본 특허 공개 공보 평07-234322호에 기재된 방법과 같은 다양한 방법을 적용할 수 있다.

POF 는 GI (Graded Index) POF 에 한정되지 않는다. 본 발명은, POF 또는 프리폼과 같은 제조된 광 전송 매체의 단면 원형의 직경 방향을 수평축으로 갖고, 굴절률을 수직축으로 갖는 전형적인 굴절률 프로파일 그래프에 한정되지 않는다. 그러므로, 제 2 부재 형성 공정에서, 각 층을 형성할 때 W2/(W1+W2) 의 비율을 임의로 설정함으로써 W-형상 굴절률 프로파일, 오목-형상 굴절률 프로파일 등을 갖는 POF 또는 프리폼을 제조할 수 있다.

POF 는, 굽힘 내성 및 내후성을 향상시키고, 수분 흡수에 의해 야기되는 성능 저하를 방지하고, 인장 강도 (tensile strength) 를 향상시키고, 스탬핑 (stamping) 에 대한 내성을 제공하고, 난연성을 제공하고, 화학 약품에 의해 야기되는 손상으로부터 보호하고, 외부 광으로부터의 노이즈 방지, 착색에 의한 가치를 향상시키는 등에 의해 POF 의 상품성을 증가시키기 위해, 적어도 하나의 보호층으로 코팅된다.

POF 의 외주부 주위에 보호 코팅층을 제공함으로써 플라스틱 광섬유 코드 (plastic optical fiber cord; 이후, 코드 (cord) 라 함) 를 획득한다. 통상, 1 차 코팅 이후에 2 차 코팅을 적용한다. 그러나, 보호 코팅층은 단일 또는 이중 층에 한정되지 않는다.

또한, 몇 개의 코드들을 꼬아 합침으로써 플라스틱 광섬유 케이블 (이후, 광 케이블이라 함) 을 형성할 수도 있다. 이 명세서에서, 필요에 따라 그 외주부 주위에 추가적 코팅이 제공된 단일 POF 를 단일 광 케이블이라 한다. 복수의 코드들을 텐션 부재 (tension member) 와 함께 꼬아 합칠 경우, 꼬인 코드들의 외주부에 코팅을 적용하고, 이를 다중 섬유 케이블 (multi-fiber cable) 이라 한다. 단일 섬유 케이블 및 다중 섬유 케이블을 집합적으로 광 케이블이라 한다.

1 차 코팅만을 적용한 단일 섬유 케이블을 광섬유로서 사용할 수 있다. 이 경우, 1 차 코팅층은 광섬유의 외부 표면층이다. 광섬유에는 밀착형 코팅 및 루즈형 (loose-type) 코팅이라는 2 종류의 코팅이 적용된다. 밀착형 코팅에 있어서, 단일 코드과 코팅층, 또는 꼬인 코드들의 외주부와 코팅층을 밀착시킨다. 루즈형 코팅에 있어서, 코드와 코팅층 사이에 공간이 있다. 통상, 예컨대, 커넥터에 접속된 접속부에서 코팅층을 박리할 경우 코드와 코팅층 사이의 공간에 수분이 침투하여 길이 방향으로 확산될 수도 있기 때문에, 밀착형 코팅이 루즈형 코팅보다 더 바람직하다.

한편, 루즈형 코팅된 광 케이블에서 코팅층과 코드가 밀착되지 않기 때문에, 응력 및 열과 같은 손상의 대부분을 코팅층에 의해 완화시킬 수 있다. 이 때문에, 용도에 따라서 루즈형 코팅된 광 케이블을 바람직하게 사용할 수 있다. 루즈형 코팅된 광 케이블에 있어서, 코드와 코팅층 사이의 공간에 유동가능한 겔상 반고체 물질 또는 분말을 충전시킴으로써 접속부로부터의 수분의 전파를 방지할 수 있다. 또한, 반고체 물질 또는 분말에 내열성 및 향상된 기계적 기능과 같은 다른 기능을 추가함으로써, 다기능 코팅층을 갖는 광섬유 케이블을 제조할 수 있다. 루즈형 코팅층을 형성하기 위해, 크로스-헤드 다이 (cross-head die) 의 헤드 니플의 위치, 및 감압 디바이스의 감압 정도를 조절함으로써 코드와 코팅층 사이에 공간을 형성할 수 있다. 헤드 니플의 개구부의 크기를 변화시킴으로써, 그리고 상기 공간을 가압 및/또는 감압시킴으로써 공간의 두께를 조절할 수 있다. 또한, 광 전송 특성에 영향을 미치지 않는다면 1 차 코팅 공정 및 2 차 코팅 공정에 의해 형성된 코팅층들에 난연제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 윤활제 등을 첨가할 수도 있다.

난연제로는, 브롬과 같은 할로겐을 함유하는 폴리머 및 첨가제, 또는 인을 함유하는 것들이 있다. 유독성 가스 방출의 저감과 같은 안전성의 관점에서, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘과 같은 금속 수산화물이 보통 사용된다. 그러나, 이들 금속 수산화물은 금속 수산화물의 제조 공정 동안 물의 부착에 의한 결정수 (water of crystallization) 를 함유하고, 이러한 결정수를 완전히 제거하는 것이 불가능하다. 따라서, 금속 수산화물에 의해 난연 특성을 부여하기 위해, 코드와 접촉하는 코팅층에 금속 수산화물을 첨가하지 않고, 외부 코팅층에만 금속 수산화물을 첨가하는 것이 바람직하다.

광 케이블은 다수의 기능을 갖는 복수의 코팅층으로 코팅될 수도 있다. 상술한 난연제 층 이외의 이러한 코팅층의 예로는, 수분 흡수를 방지하기 위한 배리어층, POF 에 함유된 수분을 제거하기 위한 수분 흡수 층 (예컨대, 수분 흡수 테이프 또는 겔) 등이 있다. 수분 흡수 테이프 또는 겔을 보호층에 또는 보호층 들 사이에 제공할 수 있다.

다른 기능층들의 예로는, POF 를 벤딩할 때의 응력 완화를 위한 유연성 재료층, 외부로부터의 응력에 대한 완충재로서의 발포 재료층, 강성을 증가시키기 위한 보강층 등이 있다. 폴리머들 이외의 코팅층의 재료의 예로는, 예컨대, 높은 탄성을 갖는 섬유 (즉, 소위 인장 강도 섬유) 및/또는 높은 강성을 갖는 금속선을 함유하는 열가소성 폴리머가 있다. 이러한 재료를 사용함으로써, 광 케이블의 역학적 강도가 보강된다.

인장 강도 섬유의 예로는, 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 등이 있다. 금속선의 예로는, 스테인리스 선, 아연 합금 선, 구리선 등이 있다. 본 발명에 적용되는 인장 강도 섬유 및 금속선은 상기 열거한 것들에 한정되지 않는다. 또한, 광 케이블을 보호하기 위한 금속 파이프와 같은 다른 재료들, 및 광 케이블을 배선할 때 작업 효율을 증가시키기 위한 기구 (mechanism) 를 광 케이블의 외주부에 제공할 수도 있다.

광 케이블은 용도에 따라 선택적으로 사용된다. 광 케이블은, 코드들이 동심원상으로 어셈블링된 집합형 케이블, 코드들이 직선으로 배열된 테이프형 케이블, 테이프들을 홀딩함으로써 코드들이 꼬여 있고 LAP 외장 (sheath) 에 의해 보호된 케이블 어셈블리 등으로서 사용될 수 있다.

본 발명의 POF 로 형성된 광 케이블은 종래 제품에 비해 축 어긋남에 대한 높은 허용도를 가진다. 따라서, 이러한 케이블들은 맞대이음 (butt joint) 을 통해 커플링될 수 있다. 접속부들의 고정을 보장하기 위해 광 케이블의 각 단 부에 광학 커넥터를 제공하는 것이 더욱 바람직하다. PN 타입, SMA 타입, SMI 타입 등과 같은 시판되는 광학 커넥터들을 사용할 수 있다. 이 때문에, 본 발명은, 수광 소자, 광학 스위치, 광학 아이솔레이터, 광학 집적회로, 광학 송신기 및 수신기 모듈 등과 같은, 광학 컴포넌트들을 포함하는 광 신호 처리 디바이스들을 사용하는, 광 신호를 전송하는 시스템에 적용될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 다른 종류의 POF, 섬유 케이블, 광 케이블 등을 사용할 수도 있다. 상기 시스템에 임의의 공지된 기술을 적용할 수 있다. 예컨대, "Basic and Practice of Plastic Optical Fiber" (NTS Inc. 발행) 및 "Optical members can be Loaded on Printed Wiring Assembly, at Last" (Nikkei Electronics, vol. Dec. 3, 2001, 110-127 페이지) 를 참조할 수 있다.

본 발명의 POF 를 갖는 광학 부재를 상기 문헌의 기술과 조합함으로써, 광학 부재를 고속 및 대용량 데이터 통신, 및 전자파가 없는 환경에서의 제어 용도에 적합한 단거리 광 전송 시스템에 적용가능하다. 특히, 광학 부재는, (컴퓨터 및 각종 디지털 기기와 같은) 장치내 배선, 기차 및 컨테이너 내의 배선, 광학 단말기와 디지털 디바이스 간의 광학 링크나 디지털 디바이스들 간의 광학 링크, 및 가정집, 집합 주택, 공장, 사무실, 병원, 학교 등의 실내 광학 LAN에 적용가능하다.

또한, 광 전송 시스템과 조합되는 다른 기술로는, 예컨대, "High-Uniformity Star Coupler Using Diffused Light Transmission" (IEICE TRANS. ELECTRON., VOL. E84-C, No. 3, MARCH 2001, 339-344페이지) 에 기재된 기술; "Interconnection in Technique of Optical Sheet Bath" (Journal of Japan Institute of Electronics Packaging., Vol. 3, No. 6, 2000, 476-480페이지) 에 기재된 기술; 도파관 표면상의 발광 소자의 배치 (일본 특허 공개 공보 제2003-152284호에 기재); 광학 버스 (일본 특허 공개 공보 평10-123350호, 제2002-90571호, 제2001-290055호 등에 기재); 광학 브랜칭/커플링 디바이스 (일본 특허 공개 공보 제2001-74971호, 제2000-329962호, 제2001-74966호, 제2001-74968호, 제2001-318263호, 제2001-311840호 등에 기재); 광학 스타 커플러 (일본 특허 공개 공보 제2000-241655호에 기재); 광 신호 전송 디바이스 및 광학 데이터 버스 시스템 (일본 특허 공개 공보 제2002-62457호, 제2002-101044호, 제2001-305395호 등에 기재); 광 신호 처리 디바이스 (일본 특허 공개 공보 제2002-23011호 등에 기재); 광 신호에 대한 크로스 커넥트 시스템 (일본 특허 공개 공보 제2001-86537호 등에 기재); 광 전송 시스템 (일본 특허 공개 공보 제2002-26815호 등에 기재); 다기능 시스템 (일본 특허 공개 공보 제2001-339554호, 제2001-339555호 등에 기재); 및 다양한 종류의 광학 도파관, 광학 브랜칭 디바이스 (optical branching device), 광학 커플러, 광학 멀티플렉서, 광학 디멀티플렉서 등이 있다. 본 발명에 따른 광학 부재를 갖는 광학 시스템이 이들 기술과 조합될 경우, 다중화된 광 신호를 송수신하는 개량된 광 전송 시스템을 구축할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 부재는 조명 (광 전송), 에너지 전송, 일루미네이션, 렌즈 및 센서와 같은 다른 목적에 적용가능하다.

[실시형태 1]

도 1의 제조 공정 (10) 에 따라, 제 1 부재 (12), 및 11 개의 층으로 구성된 제 2 부재 (16) 를 갖는 POF (19) 를 제조하였다. 용융-압출 성형에 의해 제조 된 내부 직경 20 mm 및 길이 27 cm를 갖는 PVDF 관을, 제 2 부재 (16) 를 형성하기 위한 용기로서 사용하였다. PVDF 의 굴절률은 1.41 이었다. 포어 직경 0.2 ㎛ 를 갖는 PTFE 멤브레인 필터를 통해 제 1 층을 형성하기 위한 재료 (21a) 를 여과하였다. 제 1 층 (21) 내지 제 11 층을 형성하기 위한 재료들의 각각에 함유된 중합성 화합물은 2,2,2-트리플루오로에틸 메타크릴레이트 (3FMd7) 의 중수소화물 및 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트 (PFPMAd5) 의 중수소화물이었다. 3FMd7 의 호모폴리머의 굴절률은 1.41 이었다. PFPMAd5 의 호모폴리머의 굴절률은 1.49 이었다. 각 재료에서의 3FMd7 및 PFPMAd5의 배합 비율을 표 1에 나타내고, 표 1에서 W1 (g) 은 3FMd7 의 중량을 나타내고 W2 (g) 는 PFPMAd5 의 중량을 나타낸다. 3FMd7 및 PFPMAd5 를 혼합한 후, 그 혼합물에 중합 개시제 (MAIB) 및 사슬 이동제 (에틸 3-메르캅토 프로피오네이트) 를 첨가하였다. 3FMd7 및 PFPMAd5 의 액체 혼합물에 대한 MAIB 의 비율은 0.1 몰%이었다. 3FMd7 및 PFPMAd5 의 액체 혼합물에 대한 3-메르캅토 프로피오네이트 에틸의 비율은 0.05 몰%이었다.

PVDF 관에 재료 (21a) 를 주입한 후, PVDF 관을 2000 rpm으로 회전시키면서 90 ℃의 분위기에서 2 시간 동안 열 중합을 수행하였다. 중합 용기 (60) 는 SUS로 제조된 것이었다. 회전하는 중합 용기 (60) 의 근방에, 보다 구체적으로, 회전하는 중합 용기 (60) 로부터 1 cm 내지 2 cm 떨어진 위치에, 고립된 열전쌍 (isolated thermocouple) 을 제공하여 중합 온도로서 간주되는 온도를 측정하였다. 또한, 측정된 값의 온도 피크 (열 피크) 를 구하였다. 실시형태 1에 서, 중합 시작한 후 1 시간 20분일 때, 중합 온도가 67 ℃의 열 피크에 도달하였다. 그리하여, PVDF 관의 중공부에 제 1 층 (21) 을 형성하였다. 획득된 폴리머의 전환 비율은 90 %이었다.

그후, 제 1 층 (21) 이 형성된 PVDF 관을 중합 용기 (60) 로부터 꺼낸다. 제 2 층을 형성하기 위한 재료 (22a) 를 PVDF 관의 중공부에 주입하고, 재료 (22a) 에 대해 상기와 동일한 조건하에서 열 중합을 수행하였다. 제 1 층 (21) 의 굴절률은 1.432 이었다. 그후, 제 3 층 내지 제 11 층을 순차적으로 형성하였다. 제 2 층 내지 제 11 층의 각각에서의 중합 조건은 제 1 층 (21) 에서와 동일하였다. 제 1 층 (21) 내지 제 11 층에 대한 재료들의 각각의 양을, 표 1에 나타낸 바와 같이 제 1 층으로부터 제 11 층을 향해 점차적으로 감소시켰다.

제 2 부재가 내부 벽에 형성된 PVDF 관을 90 ℃에서 6 시간 동안 가열하여 잔류 제 1 중합성 화합물 및 제 2 중합성 화합물을 중합하였다. 그후, 제 2 부재 (16) 를 PVDF 관으로부터 꺼낸다.

Sumitomo 3M, Ltd. 에서 제조된 Dyneon (등록 상표) THV500G (THV 폴리머) 로 관을 형성하였다. 이 관을 제 1 부재 (12) 로서 사용하였다. 제 1 부재 (12) 의 중공부에 제 2 부재 (16) 를 끼워 프리폼 (11) 을 제작하였다. 200 ℃에서 가열하면서 프리폼 (11) 을 연신하였다. 그리하여, 470 ㎛의 외부 직경을 갖는 POF (19) 를 형성하였다. 그 중공부 (27) 를 감압하면서 프리폼 (11) 을 연신하였다. 연신 도중에 중공부 (27) 는 소실되었다. POF (19) 의 외부 직경은 470 ㎛ ± 15 ㎛이었다. 굴절률 프로파일 계수 (g) 는 2.2 이었다. 파장 650 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 90 dB/km이었다. 파장 780 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 54 dB/km이었다. 파장 850 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 75 dB/km이었다. 50 m의 측정된 대역폭은 850 nm 파장에서 10 GHz이었다. 시간-도메인 방식으로 대역폭을 측정하였다. POF (19) 를 70 ℃의 항온조에 100 시간 동안 방치한다. 그후, POF (19) 의 전송 손실을 측정한다. POF (19) 에는 전송 손실의 증가가 나타나지 않았다.

[실시형태 2]

제 1 층 내지 제 11 층의 각각을 형성할 때의 3FMd7 및 PFPMAd5의 배합 비율을 표 2에 나타낸 바와 같이 한 것 이외에는, 실시형태 1과 동일한 조건하에서 실시형태 2를 수행하였다. 표 2에서, W1 및 W2 는 실시형태 1에서와 동일한 의미를 가진다. 파장 650 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 120 dB/km이었다. 파장 780 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 80 dB/km이었다. 파장 850 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 100 dB/km이었다. 50 m의 측정된 대역폭은 850 nm 파장에서 10 GHz이었다. 시간-도메인 방식으로 대역폭을 측정하였다. POF (19) 를 70 ℃의 항온조에 100 시간 동안 방치한다. 그후, POF (19) 의 전송 손실을 측정한다. POF (19) 에는 전송 손실의 증가가 나타나지 않았다.

[실시형태 3]

제 1 층 내지 제 11 층의 각각을 형성할 때의 3FMd7 및 PFPMAd5의 배합 비율을 표 3에 나타낸 바와 같이 한 것 이외에는, 실시형태 1과 동일한 조건하에서 실시형태 3을 수행하였다. 표 3에서, W1 및 W2 는 실시형태 1에서와 동일한 의미를 가진다. 파장 650 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 400 dB/km이었다. 파장 780 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 180 dB/km이었다. 파장 850 nm에서, POF (19) 의 전송 손실은 200 dB/km이었다. 50 m의 측정된 대역폭은 850 nm 파장에서 10 GHz이었다. 시간-도메인 방식으로 대역폭을 측정하였다. POF (19) 를 70 ℃의 항온조에 100 시간 동안 방치한다. 그후, POF (19) 의 전송 손실을 측정한다. POF (19) 에는 전송 손실의 증가가 나타나지 않았다.

실시형태 1 내지 실시형태 3 은, 3FMd7 및 PFPMAd5 가 공중합된 제 2 부재를 갖는 POF 가 보다 높은 Tg 를 가진다는 것을 나타낸다. 이 때문에, 심지어 고온 조건하에서도 전송 손실이 증가되지 않는다. 본 발명의 3FMd7 및 PFPMAd5 의 배합 비율은 POF 의 전송 손실을 감소시키므로, 상당히 감소된 전송 손실을 갖는 POF 가 제조된다.

본 발명은 광 전송, 조명, 에너지 전송, 일루미네이션, 센서 등에 사용되는 플라스틱 광섬유의 제조 방법에 바람직하게 적용된다.

Claims (3)

1. (A) 관상 용기 (tubular container) 에, 중합 개시제, 화학식 1로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 1 중합성 화합물, 및 화학식 2로 나타낸 일반식에 의해 표현되는 제 2 중합성 화합물을 주입하는 단계로서, 상기 제 2 중합성 화합물은 상기 제 1 중합성 화합물로부터 생성된 호모폴리머보다 더 높은 굴절률을 갖는 호모폴리머를 생성할 수 있고, 상기 제 1 중합성 화합물의 중량 W1 및 상기 제 2 중합성 화합물의 중량 W2 는 1/99 ≤ {W2/(W1+W2)} ≤ 2/3 를 만족하는, 상기 주입 단계;

   (B) 상기 관상 용기의 길이 방향에 수직으로 교차하는 단면 원형의 중심 주위로 상기 관상 용기를 회전시키면서, 상기 관상 용기에서 상기 제 1 중합성 화합물과 상기 제 2 중합성 화합물을 공중합하는 단계; 및

   (C) 상기 관상 용기의 내부 벽으로부터 상기 단면 원형의 상기 중심을 향해 복수 층들을 동심원상으로 형성하기 위해 상기 단계 (A) 및 상기 단계 (B) 를 복수회 교대로 반복하는 단계를 포함하며,

   I 회째 (I: 자연수) 에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값은 (I+1) 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 W2/(W1+W2) 의 값과 상이한, 광 전송 매체의 제조 방법.

   [화학식 1]

   

   (화학식 1의 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이고, R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이고, R⁴는 2 내지 8개의 탄소 원자를 가지며 H가 불소 원자로 치환된 알킬기이다.)

   [화학식 2]

   

   (화학식 2의 일반식에서, R¹ 및 R²의 각각은 H 또는 D이고, R³은 H, D, CH₃, CD₃ 또는 할로겐 원자이고, X¹ 내지 X⁵의 각각은 H, D, 할로겐 원자 또는 CF₃이고, X¹ 내지 X⁵ 중 적어도 하나는 할로겐 원자 또는 CF₃이다.)
2. 제 1 항에 있어서,

   (I+1) 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 상기 W2/(W1+W2) 의 값은 I 회째에 대한 상기 단계 (A) 에서의 상기 W2/(W1+W2) 의 값보다 더 큰, 광 전송 매체의 제조 방법.
3. 제 1 항에 기재된 광 전송 매체의 제조 방법에 의해 획득된 광 전송 매체를 연신함으로써 제조된, 플라스틱 광섬유.

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