JPH04301608A - 合成樹脂光伝送体の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂光伝送体の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のめまぐるしい技術革新により、情
報化社会において情報の高速化処理、大容量化の要求か
ら光通信システムが注目されており、光結合及び光分岐
に関する方法の様々な提案がなされている。この中で実
用化されている光導波路には製造が困難であるため高価
なものが多く、低コスト化が望まれている。その方法の
１つとして合成樹脂を用いた光導波路が考えられている
。この光導波路は、クラッド部となる合成樹脂基板の表
面にコアを埋め込んで形成される。

【０００３】このクラッド材としては含フッ素化ポリマ
が期待されているが、加工性が悪く、高価であることか
ら実用は難しい。このような難点を克服するために予め
加工し易く安価な合成樹脂を成形し、その表面をフッ素
化する技術が検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在、合成
樹脂の表面フッ素化は、主にプラズマ法により行われて
おり、エレクトロニクス及びフィルム等へ応用されてい
る。

【０００５】しかしながら、このプラズマ処理により合
成樹脂の表面フッ素化を行った場合、樹脂表面を荒らす
ため、光源波長以下の平滑性が要求される光伝送体への
応用は難しい。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、コアと接する表面のみを平滑性を損なわずにフッ素
化してクラッド部を得ることを可能とした合成樹脂光伝
送体の製造方法を提供することを目的とするものである
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、合成樹脂からなるクラッド基板にコアを
形成した合成樹脂光伝送体の製造方法において、射出成
形にて合成樹脂基板を成形し、次いで前記コアと接する
合成樹脂基板の表面を一般式 ＣＦ３　（ＣＦ２　）ｍ　（ＣＨ２　）ｎ　ＳｉＭ３　
（ｍは０〜７の整数，ｎは０〜７の整数であり、ＭはＣ
ｌまたはＯＣＨ３から選ばれる基）で示されるフッ素化
剤で、フッ素化して前記クラッド基板を形成したもので
ある。

【０００８】本発明に用いるフッ素化剤として上述した
一般式のフルオロアルキル系シラン化合物、例えば（１
）　フルオロアルキルクロロシラン系、（２）　フルオ
ロアルキルアルコキシドシラン系等が考えられる。具体
的には（１）　トルフルオロプロピルトリクロロシラン
、トリデカフルオロオクチルトリクロロシラン、ヘプタ
デカフルオロデシルトリクロロシラン、ヘプタデカフル
オロデシルメチルジクロロシラン、（２）　トリフルオ
ロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオク
チルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルト
リメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルメチルジ
メトキシシラン等が挙げられる。

【０００９】尚、本発明に用いられるフッ素化剤は、加
水分解を行いシラノール基を含む構造を有した方が、フ
ッ素化の効果を増し、この加水分解は、若干量の酸や塩
基の存在下で促進される。加水分解に使用する酸及び塩
基としては、硝酸、硫酸、塩酸、水酸化ナトリウム、等
が挙げられるが等に限定するものではない。さらに溶剤
としては、脂肪族アルコール系、脂肪族炭化水素系が望
ましいが、特に限定はしない。

【００１０】また本発明における合成樹脂としては、一
般式

【００１１】

【化１】

【００１２】で示されるアクリル系、メタクリル系、メ
タクリルアミド系単量体等の透明な重合体で、上述の一
般式中Ｒ１　はＨ又はＣＨ３　から選ばれる基、Ｒ２　
は１〜１６のアルキル基、

【００１３】

【化２】

【００１４】−ＣＨ２　ＯＨから選ばれる基であれば特
に限定するものではない。

【００１５】具体的な例としては、メチルメタアクリレ
ート、ステアリルメタアクリレート、エチルメタアクリ
レート、シクロヘキシルメタアクリレート、プロピルメ
タアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレー
ト、ブチルメタアクリレート、ジエチルアミノエチルメ
タアクリレート、イソブチ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−エチルヘキシル
メタアクリレート、グリシジルメタアクリレート、ラウ
リルメタアクリレート、メタクル酸、トリデシルメタア
クリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート
、ｐ−メトキシベンゾイルメタクリレート、ベンジルメ
タクリレート、エチレンクロロヒドリンメタクリレート
、α−ｏ−クロロフエニルエチルメタクリレート、ペン
タクロロフエニルメタクリレート、シクロヘキシルメタ
クリレート、フエニルメタクリレート、オイゲノルメタ
クリレート、ベンゾヒドリルメタクリレート、ｍ−クレ
ジルメタクリレート、ｏ−クロロベンゾヒドリルメタク
リレート、ジアセチンメタクリレート、ｐ−シクロヘキ
シルフエニルメタクリレート、エチレングリコールベン
ゾエートメタクリレート、エチルグリコレートメタクリ
レート、α−ｐ−ジフエニルエチルメタクリレート、メ
ンチルメタクリレート、トリエチルカルビニルメタクリ
レート、メタクリリツクアンハイドライド、ブチルメル
カプチルメタクリレート、ｍ−ニトロベンゾイルメタク
リレート、ｏ−クロロベンジルメタクリレート、２−ニ
トロ−２−メチル−プロピルメタクリレート、Ｔｅｒ−
ブチルメタクリレート、α−メタクリルメタクリレート
、α−フエニル−ｎ−アミルメタクリレート、β−メタ
リルメタクリレート、α−ナフチルメタクリレート、α
−フエニルエチルメタクリレート、シンナミルメタクリ
レート、β−フエニルエチルメタクリレート、ｏ−クレ
ジルメタアクリレート、テトラハイドロフルフリルメタ
クリレート、フルフリメタクリレート、ビニルメタクリ
レート、β−アミノエチルメタクリレート、フエニルセ
ロソルブメタクリレート、メチルα−ブロモアクリレー
ト、シクロヘキシルα−エトキシアクリレート、２−ク
ロロシクロヘキシルメタクリレート、１，８，ジクロロ
プロピル２−メタクリレート、１−フエニルシクロヘキ
シルメタクリレート、２−メチルシクロヘキシルメタク
リレート、トリエトキシシリコルメタクリレート、ｐ−
ブロモフエニルメタクリレート、３−メチルシクロヘキ
シルメタクリレート、２−８−ジブロモプロピルメタク
リレート、４−メチルシクロヘキシルメタクリレート、
１−メチルシクロヘキシルメタクリレート、トリメチル
−３，３，５−シクロヘキシルメタクリレート、ｎ−ヘ
キシルメタクリレート、フルオレニルメタクリレート、
β−ブロモエチルメタクリレート、α−ナフチルカルビ
ニルメタクリレート、メチルα−クロロアクリレート、
β−ナフチルメタクリレート、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリ
ルアミド、メタクリルメチルサリシレート、エチレング
リコールモノメタクリレート、Ｎ−ベンジルメタクリル
アミド、β−フエニルスルフオンエチルメタクリレート
、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−アリルメタクリル
アミド、メタクリルフエニルサリシレート、Ｎ−ｐ−メ
トキシエチルメタクリルアミド、Ｎ−β−フエニルエチ
ルメタクリルアミド等があげられ、この内１成分を必須
成分とし、他に組み合わされる成分としては、上記単量
体もしくは、それ以外の単量体においても透明な重合体
を得られれば本発明に使用される合成樹脂の１成分とし
てもかまわない。また、上記に示した単量体１成分の重
合体であっても良い。

【００１６】また、コアに用いられる樹脂としては、上
記に示した単量体１成分からなる重合体もしくは、こら
れの組み合わせによる共重合体が挙げられ、その他には
、ポリスチレン系、ポリカーボネート系重合体が挙げら
れるが特に限定はしない。

【００１７】

【作用】上記構成によれば、安価で成形の容易な樹脂を
所定形状に射出成形を行った後にその成形体の表面層の
みをフッ素化する方法を用いることで、コア部と接する
表面層にクラッド部を設けることが可能となり合成樹脂
光伝送体を安価に製造することができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の好適実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１９】先ず図１は本発明で製造された合成樹脂光
伝送体を示し、クラッド基板２にコア３を設けて形成さ
れる。この光伝送体１は図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、射出成形で中央に溝４を有する合成樹脂板５を成型
し、その溝４にフッ素化処理を行ってフッ素化層６を形
成してクラッド基板２とし、そのフッ素化層６を施した
溝４にコア３を射出成形して光伝送体１を製造する。

【００２０】このようにすることにより、クラッド基板
２はコア３と接する表面をフッ素化剤でフッ素化（フッ
素化層６を形成）して形成されるようになって、その表
面が荒らされることがなくなり、コア３と接する表面の
みを平滑性を損わずにフッ素化してクラッド基板２を得
ることを可能とした合成樹脂光伝送体の製造方法を得る
ことができる。

【００２１】また図３はクラッド基板２にＹ字状のコア
３を設けて光伝送体１を形成したもので製造法は図１，
図２と同様である。

【００２２】次に本発明のより具体的な実施例を説明す
るが、その前に合成樹脂基板サンプルの調整法とその表
面フッ素化状態の評価法及び本発明により製造した合成
樹脂光伝送体の評価法を説明しておく。

【００２３】＜合成樹脂基板サンプルの調整法＞図４に
示すよう離型処理された１５ｃｍ四方のガラス板１０の
２板を所定の間隔で平行に対向させ、四辺を柔軟性のあ
るポリテトラフルオロエチレンチューブなどのガスケッ
ト１１を所定の形状ではさみ込み、ガラス板１０，１０
の１部をクランプ１２で固定した後、その中に重合開始
剤を含んだ、単量体成分を注入させ、その後加熱を行い
重合体を得る。重合条件としては、メチルメタクリレー
トを例にあげると以下に示す通りである。

【００２４】（１）　第１段重合　　　　５０（℃），
８時間、（２）　第２段重合　　　　１１０　（℃）、
３時間＜表面フッ素化状態の評価法＞上記の調整法によ
り作成した評価サンプルのフッ素化処理後の表面状態を
以下の評価法で調べた。

【００２５】（１）　光電子分光法（ＸＰＳ）Ｘ線光電
子分光装置（ＥＳＣＡ）を用いた。操作手順としては、
まず、ピークポジションを補正するため金蒸着を行い、
金のピークポジションを８３．８ｅＶとして補正する。 蒸着条件は約０．１Ｔｏｒｒ　減圧下、５ｍＡ、１秒と
した。 次に、調整したサンプルをプローブチップに両面テープ
で固定し測定室に導入する。真空度が１．５×１０−７
Ｔｏｒｒに達した後、アナライザー電源を入れＸ線（Ｍ
ａｋａ約）電源圧を８ＫＶに設定し、元素スペクトルを
測定した。測定したスペクトルデータは２５点ごとに最
小二乗法で測定点のスムージングをした後、バックグラ
ウンドの除去ならびノーマライズ処理した。表面の元素
組成比はピーク面積を用いるノーマライズ法に算出した
。また、各元素のエネルギー走査範囲は、Ｃ１Ｓ：２９
５　〜２８０　、Ｏ１Ｓ：５４０〜５２８　、Ｆ１Ｓ：
７００　〜６８０　、Ｓｉ２Ｐ：１１０　〜９５ｅＶと
した。

【００２６】（２）　赤外吸収スペクトル法ＦＴ−ＡＴ
Ｒ−ＩＲによりサンプルの表面成分を調べた。

【００２７】（３）　接触角 液滴法によって、約２５℃における水に対する前進接触
角（θａ）をゴニオメータで測定した。試料上に通常３
カ所十分に蒸溜を行った水の液滴を作り、左右の接触角
を測り、６箇所の平均値を求めた。

【００２８】＜伝送特性＞本発明により作成した合成樹
脂光伝送体の伝送特性を図５に示す測定系を用いて評価
した。ここで合成樹脂光伝送体１に光を入射するために
用いる入射側プラスチック光ファイバ２０のコア断面積
は合成樹脂光伝送体１のコア３の断面積よりも小さく、
出射側プラスチック光ファイバ２１のコア断面積コア３
の断面積よりも大きい。また図１において２２は発光ダ
イオード、２３はパワーメータである。

【００２９】プラスチック光ファイバ２０，２１と合成
樹脂光伝送体１の長さを合せた長さのプラスチック光フ
ァイバからの入射光出力をＩｏ（ｍＷ）、図４で示され
る測定のパワーメータ２３に入射される光の出力をＩ（
ｍＷ）とすると、合成樹脂光伝送体の伝送特性は次式で
示される。

【００３０】

【数１】

【００３１】以下具体的実施例を説明する。

【００３２】＜実施例１＞ポリメチルメタクリレートで
図２に示されているようなその中央部に長さ５ｃｍの溝
を持ったパターンの合成樹脂基板５を射出成形した。こ
のようにして得られた成形物を、フッ素化剤として、ヘ
プタデカフルオロデシルトリメトキシシランを用いてフ
ッ素化処理を行った。ここで処理方法及び処理条件を説
明すると、まず、溶媒であるイソプロピルアルコールに
ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを溶かし
、１０Ｗｔ％　に調整した。次に、濃硝酸を重量でシラ
ン１００　に対し０．１　加え、均一に混合し一日以上
放置した。その後、得られた調整液に基板５を浸漬し６
０℃で１時間処理を行い、さらに水洗後１００　℃で１
時間乾燥させた。最後にフッ素化処理されたクラッド基
板２の溝部に、コア３としてポリスチレンを射出成形を
行い合成樹脂光伝送体１を得た。この合成樹脂光伝送体
１の伝送特性を図５で説明した測定装置で調べたところ
導光損失αは０．７ｄＢ／ｃｍであり、良好な特性が得
られた。

【００３３】さらに、図４で示す装置で作成したポリメ
チルメタクリレート板を上記と同様な処理を行い、ＥＳ
ＣＡ測定及び接触角を調べたところ、表１によりフッ素
の存在が確認された。

【００３４】

【表１】

【００３５】また液滴法によって前進接触角θａを測定
した結果を表２に示した。表２において上段はフッ素化
処理しないＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）の接
触角θａを示し、下段はフッ素化した接触角θａを示し
た。 表２から判るようフッ素の存在で撥水性を示すことも確
認できた。

【００３６】

【表２】

【００３７】＜実施例２＞メチルメタクリレートと２−
ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体（８０：２
０Ｗｔ％）　で図２に示されているような中央部に長さ
５ｃｍの溝を持ったパターンの基板５を射出成形した。 このようにして得られた成形物をフッ素化剤としてトリ
デカフルオロオクチルトリクロロシランを用いてフッ素
化処理を行った。処理条件としては、溶媒にヘキサンを
用いた以外は実施例１と同じである。

【００３８】上記フッ素化処理を行った後、クラッド基
板２の溝部にポリスチレンを射出成形してコアを形成す
ることにより合成樹脂光伝送体を得た。この合成樹脂光
伝送体の伝送特性を調べたところ、導光損失αは０．５
ｄＢ／ｃｍであった。

【００３９】さらに、図４に示す装置で作成したメチル
メタクリレート，２−ヒドロキシエチルメタクリレート
の共重合体を上記と同様な処理を行い、その表面状態を
赤外吸収スペクトル測定、ＥＳＣＡ測定及び接触角測定
により調べた。その結果を図６に示す。この図６におい
てａはフッ素化処理していないサンプルを示し、ｂはフ
ッ素化処理したサンプルを示す。図６の（ｂ）に示すよ
うに、波長１２３８ｃｍ−１および１３２０ｃｍ−１に
、それぞれ−ＣＦ２　−、−ＣＦ３　に帰属する赤外吸
収が認められ、さらにはＥＳＣＡ測定では、表３に示す
ようサンプル表面にフッ素が存在することを確認した。

【００４０】

【表３】

【００４１】また、表４により処理されたサンプル表面
は撥水性を示しており、このことからも、クラッド基板
２はフッ素化されていることがわかる。

【００４２】

【表４】

【００４３】＜実施例３＞ポリメチルメタクリレートで
図３に示されるような中央部に長さ５ｃｍの溝を持った
パターンの合成樹脂基板を射出成形した。このように得
られた成形物を、フッ素化剤としてヘプタデカフルオロ
デシルトリメトキシシランを用いて、実施例１と同じフ
ッ素化処理を行った。このフッ素化処理後、クラッド基
板２の溝にポリスチレンを射出成形し、コア３を形成し
た合成樹脂光伝送体１を得た。

【００４４】この合成樹脂光伝送体の伝送特性を調べた
ところ、分岐部（分岐角度１０°）を含めた長さ５ｃｍ
の導光損失は４．５ｄＢ　であり、良好な値を示した。

【００４５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、合成樹脂
基板を所定形状に射出成形し、次いでコアと接する表面
をフッ素化剤でフッ素化してクラッド基板を形成したの
で、クラッド基板はコアと接する表面をフッ素化剤でフ
ッ素化して形成されるようになって、その表面が荒らさ
れることがなくなり、コアと接する表面のみを平滑性を
損なわずに得ることを可能とした合成樹脂光伝送体の製
造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法で得られた合成樹脂光伝送体を示
す斜視図である。

【図２】本発明の製造方法を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明において、表面フッ素化状態評価用の合
成樹脂サンプルを調整するための装置を示す横断面図で
ある。

【図５】本発明において、合成樹脂光伝送体の伝送特性
を調べるための測定装置を示す図である。

【図６】本発明においてフッ素化剤で処理した合成樹脂
サンプルとフッ素化処理していない合成樹脂サンプルの
表面部の赤外線吸収スペクトル特性を示す図である。

【符号の説明】

１　　合成樹脂光伝送体 ２　　クラッド基板 ３　　コア ５　　合成樹脂基板 ６　　フッ素化層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　合成樹脂からなるクラッド基板にコア
   を形成した合成樹脂光伝送体の製造方法において、射出
   成形にて合成樹脂基板を成形し、次いで前記コアと接す
   る合成樹脂基板の表面を一般式 ＣＦ３　（ＣＦ２　）ｍ　（ＣＨ２　）ｎ　ＳｉＭ３　
   （ｍは０〜７の整数，ｎは０〜７の整数であり、ＭはＣ
   ｌまたはＯＣＨ３から選ばれる基）で示されるフッ素化
   剤で、フッ素化して前記クラッド基板を形成したことを
   特徴とする合成樹脂光伝送体の製造方法。
2. 【請求項２】　　合成樹脂が一般式 【化１】 （但し、Ｒ１はＨ又はＣＨ３　から選ばれる基、Ｒ２　
   は１〜１６のアルキル基、 【化２】 −ＣＨ２　ＯＨから選ばれる基である）で示される単量
   体を必須成分とした重合体であることを特徴とする請求
   項１記載の合成樹脂光伝送体の製造方法。