JPH0216505A - プラスチック光伝送体及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面から内部に連続的な屈折率分布を有し、
光集束性しＸズ、光集束性光ファイバー、光ＩＣ等に用
いられるプラ・スチツク光伝送体及びその製造法に関す
る。

〔従来の技術〕

表面から内部に連続的な屈折率分布を有する光伝送体と
しては、すでに特公昭４７−８１６号公報においてガラ
ス製のものが提案されている。しかしガラス製の光伝送
体は生産性が低（、高価なものとなり、かつ屈曲性も乏
しいという問題点を有している。このようなガラス製の
光伝送体に対し、プラスチック製の光伝送体を製造する
方法がいくつか提案されている。

これらの表面から内部に連続的な屈折率分布を有するプ
ラスチック光伝送体を大別すると、（１）イオン架橋重
合体よりなる合成樹脂体の中心軸よりその表面に向って
金属イオンを連続的に濃度変化をもたせるようにしたも
の（特公昭４７−２６９１３号公報参照）、（２）屈折
率の異なる２種以上の透明な重合体の混合物より製造さ
れた合成樹脂体を特定の溶剤で処理し、前記の合成樹脂
体の構成成分の少なくとも１種を部分的に溶解除去する
ことによって製造されるもの（特公昭４７−２８０５９
号公報参照）　、（！ｔ）　２種の屈折率の異なるモノ
マーを、重合方法を工夫して、表面から内部にわたり連
続的に屈折率分布ができるようにして作製したもの（％
公昭５４−５０５０１号公報参照）　、　（４）架橋重
合体の表面から重合体より屈折率の低いモノマｉを拡散
させて、表面よ・り内部にわたり、該モノマーの含有率
が連続的に変化するよう配置したのち、重合させて屈折
率分布をもたせたもの（％公昭５２−５８５７号、特公
昭５６−５７５２１号各公報参照照）、及び（５）反応
性を有する重合体の表面より、重合体よりも低い屈折率
を有する低分子化合物を拡散、反応させて表面より内部
にわたり連続的に屈折率分布をもたせるようにしたもの
（特公昭５７−２９６８２号公報参照）等である。

〔発明が解決しようとする課題〕 これら従来法は、拡散又は抽出などの工程に長時間を要
すること、光伝送体の長さが限定されること、生産工程
が断続的であるため生産性がきわめて低いこと、製造条
件の選定がきわめて困難であったり再現性が得られない
ことなどの問題点を有する。

本発明は、従来の断続的な生産工程による不合理性を解
決し、連続生産を可能とし、かつ透明性の良好な光伝送
体とその製造法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、メチルメタクリレート及び／又は弗素化アル
キルメタクリレートを主とする重合体混合物より造られ
、両重合体の混合比が駿光伝送体の内部から表面に向っ
て変化しているプラスチック光伝送体である。

本発明のプラスチック光伝送体は、メチルメタクリレー
ト又は弗素化アルキルメタクリレートの（共）重合体（
Ａ）とメチルメタクリレート及び／又は弗素化アルキル
メタクリレート（Ｂ）を主成分とし、弗素化アルキルメ
タクリレートの量が異なる２種以上の重合性混合物を同
心円状に押し出したのち、重合硬化させることにより製
造することができる。

本発明に用いられるメチルメタクリレート又は弗素化ア
ルキルメタクリレートの（共）重合体（Ａ）としては、
メチルメタクリレート単独重合体、弗素化アルキルメタ
クリレート単独重合体、メチルメタクリレートと弗素化
アルキルメタクリレートとの６共重合体、メチルメタク
リレート又は弗素化アルキルメタクリレートと他の共重
合可能な単量体とめ共重合体等が挙げられる”。

弗素化アルキルメタクリレートとしては例えハ２，２．
２−トリフルオロエチルメタクリレート、２．２，３．
３−テトラフルオログロビルメタクリレート、２，２．
Ｓ、４．４．４−へキサフルオロブチルメタクリレート
、２，２，３，３，４，４，５．５−オクタフルオロペ
ンチルメタクリレート等が挙げられる。

他の共重合可能な単量体としては、例えば下記の化合物
が挙げられる。単官能の（メタ）アクリレート類例えば
エチル（メタ）ナクリレート、ｎ−プロピル（メタ）ア
クリレート、イングロビル（メタ）アクリレート、三級
ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）
アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレ−）、２
−（ｎ−７”トキシ）エチル（メタ）アクリレート、グ
リシジル（メタ゛）アクリレート、２−メチルグリシジ
ル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレー
ト、ベンジル（メタ）アクリレートなど、弗素化アルキ
ルアクリレート類例えば２，２．２−）リフルオロエチ
ルアクリレート、スチレン、クロルスチレン、メタクリ
ル酸、アクリル酸、多官能の（メタ）アクリレート類例
えばアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート、ト
リメチロールプロパンジー又はトリ（メタ）アクリレー
ト、ペンタエリスリトールジー　トリー又はテトラ（メ
タ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリ
レート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリ
レートなどのほかジエチレングリコールピスアリルカー
ボネー）、１４４化アルキレングリコールポリ（メタ）
アクリレートなど。

本発明の光伝送体を製造するに際し−〔は、まずメチル
メタクリレート又は弗素化アルキルメタクリレートの（
共）重合体（Ａ）及びメチルメタクリレート及び／又は
弗素化アルキルメタクリレ−ト（Ｂ）を主成分とし、弗
素化アルキルメタクリレートの量が異なる２種以上の重
合性混合物を調製する。そ、の際、熱硬化触媒及び／又
は光硬化触媒も添加する。

重合性混合物中の（共）重合体（Ａ）と単量体（Ｂ）の
割合は、通常は重量でＡ：Ｂ＝口、１・：９９９〜９９
、９　：　０．１である。重合性混合物中の弗素化アル
キルメタクリレートの量は０〜８０重量％特に０〜６０
重量％が好ましい。単量体（Ｂ）のメチルメタクリレー
トの一部を他のメタクリレート例えばフェニルメタクリ
レートに代えることもできる。

熱硬化触媒としては普通のパーオキサイド系触媒が用い
られる。光重合触媒としてはベンゾフェノン、ベンゾイ
ンアルキルエーテル　４／−インプロビル−２−ヒドロ
キシ−２−メチル−プロピオフェノン、１−ヒドロキシ
シクロへキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケター
ル、２．２−ジェトキシアセトフェノン、クロロチオキ
サントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系
化合物、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメ
チルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジェタノー
ルアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。

重合性混合物は、粘度が１０３〜１０５ボイズで硬化性
のものであることが必要である。粘度が１０３ポイズよ
り小さいと、紡糸により糸切れが生ずるようになり糸状
物の形成が困難である。また粘度が１０５ポイズより大
きいと、紡糸操作性が不良となり経理の少ない糸状物を
得ることが困難になる。

次いで弗素化アルキルメタクリレート単位の量が異なる
２種以上の重合性混合物を同心円状に押し出し、誘導管
中を通過させる間に各層間の重合性混合物の単量体を相
互に拡散させたのち重合硬化させると、目的の屈折率分
布型光伝送体が得られる。

単量体の相互拡散部では、必要に応じ糸状物を加温する
こともできるが、いずれにせよその間は未硬化の状態に
保持される。

次いで未硬化状の糸状物を硬化させるには、硬化部にお
いて好ましくは紫外線を周囲から作用させて熱硬化触媒
及び／又は光硬化触媒を含有する糸状物を熱処理又は光
照射処理する。

本発明の屈折率分布型光伝送体は、例えば第１図の糸成
形装置を用いて製造することができる。第１図は糸成形
装置を図式的に示す工程図で、相互拡散部だけを縦断面
図とするものであり、図中の記号１は同心円状複合ノズ
ル、２は押し出された未硬化状の糸状物、３は糸状物の
各層の単量体を相互に拡散させて屈折率分布を与えるた
めの相互拡散−４部、４は未硬化物を硬化させるための
硬化処理部、５は引き取りローラー　６は屈折率分布型
プラスチック光伝送体、７は巻き取り部、８は不活性ガ
ス導入口、９は不活性ガス排出口である。糸状物２から
遊離する揮発性物質を相互拡散部６及び硬化処理部４か
ら除去するため、不活性ガス導入口８から不活性ガス例
えば窒素ガスを導入する。

本発明の屈折率分布型光伝送体には、さらに低屈折率の
被覆層を設けることもできる。被覆層を形成するために
は、トリフルオロアルキルアクリレート、ペンタフルオ
ロアルキルアクリレート、ヘキサフルオロアルキルアク
リレート、フルオロアルキレンジアクリレ−）　、１，
１，２．２−テトラヒドロへブタデカフルオロデシルア
クリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、ジペンタエリスリト
ールへキサアクリレートなどを適宜混合し、必要に応じ
塗工性及び屈折率を調節するために前記の弗素化アクリ
レート又はメタフリレートの重合体を加え、さらに前記
の光重合開始剤を加えたものを用いることが好ましい。

光重合のための光源としては１５０〜６００ｎｍの波長
の光を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯
、低圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ１．レ
ーザー光等が用いられる。

〔本発明の効果〕

本発明によれば可撓性の良好な屈折率分布型プラスチッ
ク、２光伝送体を連続的に効率よく製造することができ
る。また屈折率分布型プラスチック光伝送体の各層の成
分の屈折率及び各層の厚さを変えることによって、従来
の技術ではきわめて困難であった屈折率分布の制御を容
易に行うことができる。

実施例１ ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４５、ＭＥＫ
、２５°Ｃ）５０重量部、メチルメタクリレート５０重
量部、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０
．２重量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に
加熱、混練して第１層の原液とした。またポリメチルメ
タクリレート（［η］＝０．３４、ＭＩＣＫ、２５６Ｃ
）４５重量部、２、２．５．３−テトラフルオロプロピ
ルメタクリレート５５重量部、１−ヒドロキシシクロへ
キシルフェニルケトン０．２重量部及びハイドロキノン
０．１重量部を７０℃に加熱、混練して第２層の原液と
した。第１層の原液及び第２層の原液を、同心円状複合
ノズルを用い同時に押し出した。押し出し時の粘度は、
第１層の原液が４．２×１０４ポイズ、第２層の原液が
３．０Ｘ１０’ポイズであった。また複合ノズルの保温
温度は５５℃であった。

次いで第１図の装置を用い、長さ９０ｃｒｎの相互拡散
部を通過させたのち、周囲に長さ１２０−の４０Ｗ蛍光
灯１２本を円状に等間隔に配置した石英管の中心部にフ
ァイバーを導通し、２５　ｃｍ　７分の速度で通過させ
て硬化させ、ニップローラーで引き取った。

吐出比が第１層：第２層＝１：１の場合、得られたファ
イバーは直径１０００μｍであり、インターフアコ干渉
顕微鏡（東独カールツアイス社製）により測定した屈折
率ｎＤ分布は、中心部が１．４９０、周辺部が１．４５
９であり、中心部から周辺部にかけて連続的に減少して
いた。メチルメタクリレート及び２，２．３．５−テト
ラフルオログロビルメタクリレート単量体の残留分の合
計量は０．８重量％であった。またレンズ性能の測定を
行った結果、正方形格子の像は歪が少なかった。

また吐出比が第１層：第２層＝１：２の場合、得られた
ファイバーは直径１０６０μｍであり、屈折率ｎＤ分布
は中心部が１．４８７、周辺部が１、４５８であり、中
心部から周辺部にかけて連続的に減少していた。単量体
の残留分の合計量は１．０重量％であった。またレンズ
性能の測定を行った結果、正方形格子の像は歪が少なが
った。

実施例２ ポリメチルメタクリレート（〔η）＝０．４５、ＭＥＫ
、２５℃）５０重量部、メチルメタクリレ−）　４０１
量部、フェニルメタクリレ−）１０重量部、１−ヒドロ
キシシクロへキシルフェニルケトン０．２重量部及びハ
イドロキノン０．１重量部を６０℃に加熱、混練し第１
層の原液とした。またポリメチルメタクリレート（〔η
〕＝０゜４０、ＭＥＫ１２５℃）４８重量部、メチルメ
タクリレート４０重量部、２．２，５．５−テトラフル
オロプロピルメタクリレート１２重量部、１−ヒドロキ
シシクロへキシルフェニルケトン０．２重量部及びハイ
ドロキノン０．１重量部を６０℃に加熱、混練し第２層
の原液とした。さらにポリメチルメタクリレート（（Ｖ
）＝Ｏ，Ｓ４、ＭＥＫ　。

２５℃）４０重量部、２，２，５．５，４，４，５，５
−オクタフルオロペンチルメタクリレ−）４０ｉｉ部、
メチルメタクリレート２０重量部、１−ヒドロキシシク
ロへキシルフェニルケトン０．２重量部及びハイドロキ
ノン０．１重量部を６０℃に加熱、混練し、第３層の原
液とした。この第１層、第２層及び第３層の原液を、同
心円状複合ノズルを用いて同時に押し出した。押し出し
時の粘度は、第１層の原液が５．　ＯＸ　１０’ボイズ
、第２層の原液が３．５　Ｘ　１０’ボイズ、第３層の
原液が２゜４　Ｘ　１０’ボイズであった。また複合ノ
ズルの保温温度は６０℃であった。

次いで第１図の装置を用い、長さ４５ｃｍの相互拡散部
を通過させ、実施例１と同様にしてファイバーを得た。

吐出比が第１層：第２層：第３層＝２：１：１の場合、
得られたファイバーは直径１０２０μｍであり、インタ
ーフアコ干渉顕微鏡により測定した屈折率ｎｃ＋１５分
布は中心部が１．４９７、周辺部が１゜４５９であり、
中心部から周辺部にかけて連続的に減少していた。全単
量体の残留分は０．９重量％であった。またレンズ性能
の測定を行った結果、正方形格子の像は歪が少なかった
。

吐出比が第１層：第２層：第６層＝＝−１：１：１の場
合、得られたファイバーは直径９９８μｍであり、屈折
率〆分布は中心部が１．４８９、周辺部が１．４５６で
あり、中心部から周辺部にかけて連続的に減少していた
。全単量体の残留分は１．２重量％であった。またレン
ズ性能の測定を行った結果、正方形格子の像は歪が少な
かった。

実施例３ メチルメタクリレート５０重量％、２．２．６．３テト
ラフルオログロビルメタクリレート５０重量％からなる
重合体（ｎＤ＝１，４５６、〔η〕１、００　）　５０
重量部、メチルメタクリレート５０　ｉｔ　ｉｔ　部、
１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン０．２重
量部及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱、
混練して第１層の原液とした。また第１層と同じ重合体
４５重量部、２．２，３．３−テトラフルオロプロピル
メタクリレ−）　５５４量部、１−ヒドロキシシクロへ
キシルフェニルケトン０．２重量部及びハイドロキノ７
０．１重量部を７０℃に加熱、混練して第２層の原液と
した。第１層の原液及び第２層の原液を、同心円状複合
ノズルを用い同時に押し出した。押し出し時の粘度は第
１層の原液が４．０×１０４ポイズ、第２層の原液が２
．３×１０４ボイズであった。また複合ノズルの保温温
度は６０℃であった。

次いで第１図の装置を用い、実施例１と同様にしてファ
イバーを得た（相互拡散部は９０ｃｒｎ）。

吐出比が第１層：第２層＝１：１の場合、得られたファ
イバーは直径１０５０　Ａｍであり、インターフアコ干
渉顕微鏡により測定した屈折率ｎＤ−分布は中心部が１
．４７５、周辺部が１゜４３９であり、中心部から周辺
部にかけて連続的に減少していた。メチルメタクリレー
ト及び２．２，３．３−テトラフルオロプロピルメタク
リレートの残留分は１．０重量％であった。またレンズ
性能の測定を行った結果、正方形格子の像は歪が少なか
った。

吐出比が第１層：第２層＝１：２の場合、得られたファ
イバーは直゛径１０００μｍであり、屈折率へ分布は中
心部が１．４６８　、周辺部が１゜４６６であり、中心
部から周辺部にかけて連続的に減少していた。また第１
層：第２層＝１：１の吐出比の場合とは分布曲線は異な
ったものとなっていた。全単量体の残留分は１．２重量
％であった。またレンズ性能の測定を行った結果、正方
形格子の像は歪が少なかった。

実施例４ ポリ（２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタク
リレート）（〔η）＝３．０１、ＭＥＫ、２５℃）５０
重量部、メチルメタクリレート５０重量部、１−ヒドロ
キシシクロへキシルフェニルケトン０．２重量部及びハ
イドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱、混練して第
１層の原液とした。またポリ（２，２，３，３−テトラ
フルオロプロピルメタクリレート）（〔η）＝３．０１
　、ＭＥＫ、　２５℃）４５重量部、２，２，３．３−
テトラフルオロプロピルメタクリレート５５重量部、１
−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトンｏ、：［１
部及ヒハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱、混
練して第２層の原液とした。第１層の原液と第２層の原
液とを同心円状複合ノズルを用い同時に押し出した。押
し出し時の粘度は第１層の原液が４．　ＯＸ　１０’ポ
イズ、第２層の原液が２．５×１０４ポイズであった。

複合ノズルの保温温度は６０℃であった。

次いで第１図の装置を用い、実施例１と同様にしてファ
イバーを得た（相互拡散部は９０ｃｒｎ）。

吐出比が第１層：第２層＝１＝１の場合、得られたファ
イバーは直径９８０μｍであり、インターフアコ干渉顕
微鏡により測定した屈折率ｎ８分布は中心部が１．４５
５、周辺部が１．４３６であり、中心部から周辺部にか
けて連続的に減少していた。メチルメタクリレートと２
．２，３．３一テトラフルオロプロビルメタクリレート
単景体の残留分は１．１重量％であった。またレンズ性
能の測定を行った結果、正方形格子の像は歪が少なかっ
た。

なお実施例中のレンズ性能及び屈折率分布の測定は下記
の方法で行った。

１、レンズ性能の測定 評価装置 レンズ性能の測定は第２図に示す装置を用いて行った。

試料の調整 実施例により得られた光伝送体を、通過するＨｅ　−Ｎ
ｅレーザー光線のうねりから判定した光線の周期（λ）
のほぼ１／４の長さ（λ／４）となるよう切断し、研磨
機を用いて、試料の両端面が長軸に垂直な平行平面とな
るよう研磨し、評価試料とした。

測定方法 光学ペンチ（１１）の上に配置された試料台（１６）の
上に試作した評価用試料（１８）をセットし、絞り（１
４）を調節して光源（１２）からの光が集光用レンズ（
１３）、絞り（１４）、ガラス板（１５）を通り、試料
の端面全面に入射するようにしたのち、試料（１８）及
びポラロイドカメラ（１７）の位置をポラロイドフィル
ム上にピントがあうよう調節し、正方形格子像を撮影し
、格子の歪を観察した。ガラス板（１５）はフォトマス
ク用クロムメツキガラスのクロム被膜を０．１ｆｌの正
方形格子模様に精密加工したものを用いた。

■、屈折分布の測定 カールツアイス社製インターフアコ干渉顕微鏡を用いて
公知の方法により測定した。

第　１　図 面の簡単な説明 第１図は本発明の光伝送体の製造に用いられる糸成形装
置を図式的に示す工程図で相互拡散部及び硬化処理部だ
けを縦断面図とするものであり、第２図はレンズ性能測
定装置を図式的に示す一部縦断側面図であって、図中の
記号１は同心円状複合ノズル、２は糸状物、３は相互拡
散部、４は硬化処理部、６は光伝送体、１２は光源、１
３はレンズ、１４は絞り、１５はガラス板、１７はカメ
ラ、１８は試料を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メチルメタクリレート及び／又は弗素化アルキルメ
   タクリレートを主とする重合体混合物より造られ、両重
   合体の混合比が光伝送体の内部から表面に向つて変化し
   ているプラスチック光伝送体。 ２、メチルメタクリレート又は弗素化アルキルメタクリ
   レートの（共）重合体（Ａ）とメチルメタクリレート及
   び／又は弗素化アルキルメタクリレート（Ｂ）を主成分
   とし、弗素化アルキルメタクリレートの量が異なる２種
   以上の重合性混合物を同心円状に押し出したのち、重合
   硬化させることにより内部から表面に向つて順次屈折率
   の変化をもたせた光伝送体とすることを特徴とする、プ
   ラスチック光伝送体の製造法。