JPH0445802B2 - - Google Patents
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- JPH0445802B2 JPH0445802B2 JP60126383A JP12638385A JPH0445802B2 JP H0445802 B2 JPH0445802 B2 JP H0445802B2 JP 60126383 A JP60126383 A JP 60126383A JP 12638385 A JP12638385 A JP 12638385A JP H0445802 B2 JPH0445802 B2 JP H0445802B2
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Description
本発明はオプテイカルフアイバーの製造方法、
殊にメタクリレート重合体の心とクラツデイング
とを有するオプテイカルフアイバーの心を形成す
る為の予備成形体の成形方法に関する。 当業界においてオプテイカル・フアイバーはフ
イラメントの長さに沿つて光を多重内部反射する
ことにより光を伝達するためのものであることは
公知である。フイラメントの長さに沿つて光が吸
収及び散乱されることによる光の損失が最小とな
るように注意して、オプテイカル・フアイバーの
フイラメント材料の一端に供給された光が効率よ
くその材料の他端へと伝達されるようにしなけれ
ばならない。オプテイカル・フアイバーのフイラ
メント材料の光を伝達する部分、すなわち心は心
よりも屈折率の低いクラツデイングにより取囲ま
れ、フイラメントの長さに沿い内部全反射が起る
ようになつている。このクラツデイングは普通透
明なものが選ばれる。というのは不透明なものは
光を吸収又は散乱するからである。 オプテイカル・フアイバーをつくる上で考慮し
なければならない重要なことはこのようなフアイ
バーの内部で伝達される光の減衰を強めるような
因子を最小にすることである。 全部無機ガラスでつくられたオプテイカル・フ
アイバー、又は心が無機ガラスでその周りを熱可
塑性又は熱硬化性重合体で取囲んだもの、或いは
全部熱可塑性重合体からできたものすべてが当業
界で公知である。無機ガラス心、特に熔融シリカ
の心をもつものは光の伝達性が高い、即ち伝達光
の減衰が低いが、余りにも小さい曲率半径に曲げ
るか又は誤用する場合に破砕によつて比較的容易
に損傷を受け易い。遮蔽層を用いて保護すること
はできるが、これによつて望ましくない嵩性、重
量及び費用が加わり、そして小さな曲率半径に曲
げることが望ましい又は必要な場合、このフアイ
バーは必ずしも使用可能であるとは限らない。全
部プラスチツクでできたフアイバーは破砕するこ
とは少ないが、その中を通る光を減衰させる程度
が大きいという欠点がある。 本発明はオプテイカル・フアイバーの光を伝達
し得る能力を改善することを目的とするものであ
り、更に特定的にはそのような能力の改善された
オプテイカル・フアイバーを得る為の予備成形体
を得ることを目的とするものである。 本発明のオプテイカル・フアイバー予備成形体
の製造方法は、60〜100モル%のメチルメタクリ
レート単量体と、0〜40モル%の、メチルアクリ
レート、エチルアクリレート、プロピルアクリレ
ート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルメタ
クリレート、ベンジルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、プロピルメタクリレート、ブチル
メタクリレート、およびスチレンから選ばれた少
なくとも1種の単量体と、を含む重合原料を重合
してオプテイカル・フアイバーの予備成形体を製
造するに際し、 メチルメタクリレート単量体をアルミナで処理
し、その後これを蒸留することによつて精製し、
この精製されたメチルメタクリレート単量体を含
む重合原料を、円筒状重合容器に入れバルク重合
して棒状予備成形体を形成し、かつ前記蒸留から
重合までの工程を閉止系内で行うことを特徴とす
るものである。 光の伝達性の高い全部プラスチツクスでできた
オプテイカル・フアイバーをつくる場合、高品位
の単量体を使用することが好ましい。このために
は単量体、特にフアイバーの心をつくるべき単量
体から、もし存在すると該単量体からつくられた
オプテイカル・フアイバーの中に導入された光を
吸収又は散乱させるような物質を除去することが
好ましい。 本発明においては、オプテイカル・フアイバー
の心は少くとも60モル%、好ましくは少くも80モ
ル%、最も好ましくは少くとも90モル%のメチル
メタクリレートを含有する共重合体、或いはポリ
メチルメタクリレート重合体自身から成つてい
る。共重合体の成分としては、アクリルエステ
ル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、プロピルアクリレート、及びブチルアクリ
レート;メタクリエステル、例えばシクロヘキシ
ルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、エ
チルメタクリレート、プロピルメタクリレート、
及びブチルメタクリレート;又はスチレンの如き
単量体を用いることができる。しかし心の重合体
の少くとも90モル%がメチルメタクリレートから
成り高い光伝達を得るようにすることが好まし
い。最も好ましい共重合体は少くとも95モル%の
メチルメタクリレートと0〜5モル%のメチルア
クリレート、エチルアクリレート又はエチルメタ
クリレートとからつくられたものである。単独重
合体に比べ可撓性が大きく、熱的な解重合が少な
いから共重合体の方が好ましい。部分的に又は完
全に重水素化されたビニル単量体を用いオプテイ
カル・フアイバー用の重合体をつくることができ
る。得られたフアイバーは重水素化されないもの
と同様に光学的に透明であるが、伝達光の最小の
減衰が起こる時の波長が移動する。特に有用な重
水素化単量体はメチルメタクリレート−d8であ
る。C−H結合の量(C−D結合とは異る)が心
の重合体中で最小になつた時最高の光伝達が行な
われる波長において減衰は最低になる。オプテイ
カル・フアイバーの心が60MHzの核磁気共鳴法で
測定して重合体1g当り20mg以下、好ましくは10
mg以下、最も好ましくは1mg以下の水素(重水素
ではない)を含むようになるような同位体純度の
重水素化単量体、反応開始剤及び連鎖移動剤の量
を用いた時最良の結果が得られる。 オプテイカル・フアイバーで伝達しようとする
波長の光を吸収する不純物を単量体から除去する
ことが好ましい。メチルメタクリレートは通常ビ
アセチルを含むが、ビアセチルの量は約10ppm、
好ましくは5ppm以下まで減少させることが好ま
しい。この不純物を除くには、アルミナで処理し
た後蒸留することによつて目的を達成することが
できる。 任意の種類のアルミナを用いることができる
が、不純物を最も効率的に除去するためには活性
度1の塩基性アルミナを用いることが最も良い。
このような処理により活性水素をもつた化合物又
はビアセチルのような極性の高い化合物の量を除
去又は減少させることができる。この処理は単量
体を蒸溜する前にフイルター上にアルミナを載
せ、アルミナを通して直接蒸溜釜の中へと単量体
を過することによつて達成することができる。
この操作は窒素雰囲気中で行うのが適当である。 メチルメタクリレート又は他の単量体の蒸溜工
程においては中心溜分のを重合に用い、前溜及び
後溜分は廃棄することが好ましい。 他の使用可能な精製法としては分取用の気液ク
ロマトグラフ法に使う方法がある。蒸溜が好適方
法であり、これについて後で詳細に述べる。 遷移金属のイオン、特に第一系列の遷移元素
(原子番号22〜28)のイオン、及び銅、鉛、アル
ミニウム、ケイ素、バナジン、クロム、マンガ
ン、鉄、ニツケルのイオンは有害な不純物であ
る。というのはそれらはオプテイカル・フアイバ
ーで伝達しようとする波長の光を吸収するからで
ある。このような不純物の量は蒸溜により許容範
囲まで都合良く低下させることもできる。このよ
うな不純物の量はすべてのイオンの全量で
500ppb(1/1000000000)、好ましくは100ppb以
下であることが好ましい。 粒状物質もそれらの粒子が光と吸収又は散乱さ
せるから除去することが好ましい。単量体(及び
他の重合用成分)はできる限りかかる粒状物質を
含まないようにすることが好ましい。約200nm
(0.2μm)以下の粒子は光学顕微鏡で見分けるこ
とができないが、光学顕微鏡で横方向の強いビー
ムを当てると、オプテイカル・フアイバー中にお
いて約200nm以上の粒子の所ばかりでなく粒径
不明のそれよりも小さい粒子の所でも光点が観測
される。これらの粒子の粒径は正確に決定できな
いけれど、粒子から散乱される光によつて検出さ
れる粒子は粒径の如何に関わらず除去することが
好ましい。すべての粒径の粒子は飛末同伴がない
ようにして行なえば蒸溜によつて除去することが
できる。最上の(即ち最もきれいな)市販の重合
体は1mm3当り300〜1000個の粒子を含んでおり、
これでオプテイカル・フアイバーをつくると、光
の減衰は約500dB/Km、短かい距離でせいぜい
400dB/Kmである。然しながら、粒子が100
個/mm3以下のオプテイカル・フアイバーは容易に
つくられ、10個/mm3以下のものも容易に得られ、
2個/mm3のものも得られている。従つて本明細書
において「実質的に含まない」という言葉は混合
ビニル単量体が好ましくは約100個/mm3以下の粒
子を含むことを意味する。 使用されるどのような共重合要単量体も同様に
精製することが好ましいが、通常それほど厳密に
行なう必要はない。特にその使用量が全単量体の
10モル%以下の場合には、微少量の単量体に伴な
つて導入される不純物の量も少なく、単量体の混
合により希釈されるので、厳密に行なう必要はな
い。 精製法として蒸溜を用いる場合には、アルゴ
ン、窒素又はヘリウムのような不活性ガスで僅か
に加圧して蒸溜を伴なう。当業界において公知の
ような、精溜塔内での単量体の重合を防ぐため
に、精溜中同じ単量体中に重合禁止剤を含む濃厚
溶液を塔頂から導入する。 重合は可溶性の遊離基重合開始剤、通常はアゾ
型の開始剤を用いて行なう。便宜上重合開始剤の
種類とその濃度は約16時間で重合体に約50%転化
するように運ぶ。そのためには、60℃における半
減期が約300〜3000分、好ましくは約1000分の開
始剤を用いることが好ましい。2,2′−アゾ−ビ
ス(イソブチロニトリル)は高純度で入手でき安
全に取扱いができるので好適な反応開始剤であ
る。半減期がこれより幾分長いか又は短かい他の
反応開始剤、例えば1,1′−アゾビス(シクロヘ
キサンカルボニトリル)又は2,2′−アゾ−ビス
(2,4−ジメチルヴアレロニトリル)も用いる
ことができる。半減期が長いものに対しては重合
中の加熱段階、特に第一段階の温度を2,2′−ア
ゾ−ビス(イソブチロニトリル)を使用する場合
よりも高くするべきであり、及び/又は多量を用
いてもよい。逆に半減期の短かいものに対して
は、重合中の加熱段階の温度、特に第一段階の温
度を低くしなければならず及び/又は少量を用い
てもよい。当業界の専門家には明らかなように、
反応開始剤、その濃度及び重合温度の多くの組合
わせを用いることができる。半減期の異つた反応
開始剤の組合わせも用いることができる。反応開
始剤とその濃度は重合工程の後の方の加熱段階に
も若干残留するように選ばれる。得られた重合体
中に不純物ができるだけ少ししか混入されないよ
うに高純度の反応開始剤を用いることが好まし
い。 重合系にはまた連鎖移動剤が含まれる。1官能
性又は多官能性の両方の連鎖移動剤を用いること
ができる。典型的な例としてはn−ブチルメルカ
プタン、ラウリルメルカプタン、メルカプト酢
酸、2,2′−ジメチルカプトジエチルエーテル、
エチレンビス(2−メルカプトアセテート)、通
常グリコールジメチカプトアセテート(GDMA)
と称せられるもの、エチレンビス(3−メルカプ
トプロピオネート)、1,1,1−トリメチロー
ルエタントリス(3−メルカプトプロピオネー
ト)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メ
ルカプトプロピオネート)がある。理由は完全に
わかつていないが、好適な連鎖移動剤はカルボキ
シル官能基のカルボニルに隣接した炭素原子上に
メルカプタン基をもち、即ち米国特許第3154600
号記載のような型のもの及びメルカプタン二官能
性を有するものである。何故ならこれらを使用す
ると高い転化率の重合体が得られ、それからつく
られたオプテイカル・フアイバーは他の連鎖移動
剤を使用してつくられたものと比べ光伝達性が高
いからである。連鎖移動剤も精製することが好ま
しく、これは蒸溜によつて行なわれる。 反応開始剤と連鎖移動剤の量は、25℃において
クロロフオルム中の0.5%(重量/容量)溶液
(即ち溶液100ml中重合体0.5g)で測定して固有
粘度が少くとも約0.4d/gの重合体が得られる
ように選ばれる。固有粘度が0.38d/g以下で
は重合体は脆くなり、0.4d/g以上では確実に
強靭になる。固有粘度が0.5及び0.6のような重合
体も使用できるが、押出が困難である。というの
は重合体劣化を起こすことなく押出すのに適した
温度では非常に粘稠であるので特殊な強力な装置
が必要だからである。固有粘度が0.40〜0.44の重
合体は強靭で、しかも強力な装置を必要とせず従
つて好ましいものである。また非常に粘度の高い
重合体は押出しにより滑かな亀裂のない表面
(fraclure−free surface)をもつたフアイバーに
するのは困難であり、屡々押出物の表面に亀裂が
生じ、そのため伝達光が著しく減衰する直接の原
因になる。固有粘度を好適範囲にするために適当
な重合開始剤と連鎖移動剤の量は経験的に容易に
決定することができる。重合開始剤は全単量体の
約0.001〜0.05モル%、好適な開始剤に対しては
0.01〜0.02モル%で使用され、連鎖移動剤は全単
量体の約0.1〜0.5モル%、好適な二官能性の連鎖
移動剤に対しては0.1〜0.25モル%で使用される
のが好ましい。 心の重合体中の異物粒子の量を最小にすること
が重要であることも見出された。何故ならこれら
の粒子は光を吸収又は散乱させ、フアイバー中を
伝達する光の減衰を増加させるからである。従つ
て本発明方法はそれが達成されるように工夫する
ことが好ましい。例えば、種々の物質の移動はで
きるだけ密封又は密閉した系の中で行なうように
し、精製した材料が塵埃その他種々の粒子により
再汚染されないようにする。偶発的な汚染によつ
て入つて来る粒子は重合用仕込物を重合容器の中
へ移す時に除去されるのが有利である。粒径0.2
〜1μm以内の粒径より大きい粒子の除去はこの
段階で行なわれるのが好都合である。粒子は過
又は遠心分離によつて除去することができる。便
利なために過が好ましい。 重合体混合物をつくる第一段階に対しては、重
合混合物の主成分であるメチルメタクリレートに
対する蒸溜装置から始まり、保持及び混合容器を
通つて重合容器で終る、第1図に示したような一
連の連結された受器と容器とを用いるのが有用で
ある。便利な一連の配列は例えばガラスの螺線を
つめたカラム2を備えた蒸溜釜1から始まり、カ
ラム2は容積的に検度された受器3を有し、受器
3にグリスなしのストツプコツク又は他の型のグ
リスなしの弁5を備えラインにより混合容器4を
連結した配列である。混合容器4は磁気的に駆動
される撹拌機6と血清ストツパー8とストツプコ
ツク9によつて密閉されている入口ポート7を備
え、そしてグリスなしのストツプコツク11又は
他の型のグリスなしの弁を備えたラインにより微
少多孔質のフイルター10に連結されている。図
示の配列においては蒸溜された単量体は入口ポー
ト7を通して混合容器4に導入されるが、単量体
が入口ポート7とは別のラインを通り受器3から
容器4へと移送される他の配置も可能である。フ
イルター10は公知の型のものであり、これは多
孔質の金属板上に支持されたポリテトラフルオロ
エチレンのような重合混合物のすべての成分に対
し不活性なものである。フイルターの細孔の大き
さは1μないしオプテイカルフアイバーで伝達さ
れる光の波長の約1/12までの間であることがで
き、0.2〜1μmであることが好ましい。フイルタ
ー10はライン29によつて円筒状重合容器12
に連結されている。不活性雰囲気、例えばアルゴ
ン、ヘリウム、又は窒素がガス入口13及び14
を通して導入されて装置の全配列にわたつて維持
され、その流れは種々のストツプコツク15,1
6,17及び他のものによつてコントロールさ
れ、管理される。装置の種々の機素はスリ合わせ
のガラス継手、リング・シール、又は図示されて
いない公知の手段により小さい単位に分解するこ
とができる。 操作する場合にはメチルメタクリレートはアル
ミナの床20を支持するフイルター要素19を含
むフイルター18を通して蒸溜釜1に導入され
る。釜に仕込んだ後、ストツプコツク21を閉じ
る。充填カラム2、蒸溜ヘツド22、凝縮器23
及びニードル・バルブ24は公知方法で機能させ
蒸溜物の取出しをコントロールする。液体貯留器
25から重合禁止剤を加え、その流れはストツプ
コツク26によりコントロールする。 廃棄すべき前溜分はストツプコツク28により
コントロールされる出口27を通して取出され
る。所望の中溜分は受器3中に集められる。蒸溜
されたメチルメタクリレートの第一の部分は連結
ラインを通し蒸溜受器から混合容器4へと移送さ
れる。別に共重合単量体、又はもしそれを使わな
い時には少量の測定された量の別に精製したメチ
ルメタクリレート中に所望の量において所望の重
合開始剤と連鎖移動剤とを含む溶液をつくり、こ
の溶液を血清ストツパー8及びストツプコツク9
に挿入された皮下注射器を用いて入口ポート7を
通し混合容器に導入する。蒸溜されたメチルメタ
クリレートの第二の部分は連結ラインを通して蒸
溜受器3から混合容器4へと送られる。混合容器
へ最終的に添加するためにメチルメタクリレート
の一部を取つておく目的は重合混合物の少量成
分、即ち共重合単量体、重合開始剤及び連鎖移動
剤のすべての痕跡を入口ポート7から混合容器ま
で洗浄することである。入口ポートに少量成分の
一部がくつついて損失されると、該入口ポート内
で大量成分であるメチルメタクリレートの痕跡量
の損失が起る時に比べ、引き続く重合工程中で得
られる重合体の不均一性が大になる。一緒にした
材料をマグネテイツク・スターラーで十分に混合
して均一にする。次にこの混合物をフイルター1
0に通し、重合容器12に入れる。 加熱、剪断応力、泡の発生又は固体粒状物質の
混入のような重合体の劣化をもたらす環境又は状
況に心重合体をさらすことを最小にするのが望ま
しい。従つて重合及び押出し工程は重合体を残り
の操作工程中不利な条件にさらしたり他の材料又
は表面と接触させる可能性を、最小にするように
設計されることが好ましい。そのためにはフアイ
バーの心の押出しには重合体の固体ブロツクのラ
ム押出法を用いる。何故ならスクリユー押出機を
用いると重合体が金属面と広範に接触することに
なり、異物粒子が汚染されたり、広範な加熱、剪
断応力がかかり、重合体が劣化したり泡が導入さ
れたりするからである。従つて、オプテイカル・
フアイバーの心をつくる場合には使用すべきラム
押出機のバレルに適した予備成形体の形に重合体
をつくる。 従つて重合容器12は必要な重合体予備成形体
をつくる形をしている。ラム押出機が作動する様
式のために、予備成形体は通常棒の形をしてい
る。種々の断面形状をもつ棒を使用することがで
きるが、円形の断面が最も適している。何故なら
重合容器及び押出機のバレルをつくる最も便利な
断面の形は円であるからである。また円柱状の重
合体の棒が好適である。何故ならこのような棒を
用いると押出中最高の均一性が得られ、均一性の
良いオプテイカル・フアイバーの心が得られるか
らである。重合容器12は重合中に用いられる圧
力水準、典型的には7〜24Kg/cm2の圧力に耐えら
れる十分な厚さをもつた金属からつくられる。適
当な構造材料にはステンレス鋼が含まれる。ppb
の程度でも重合体が遷移金属イオンで汚染されな
いようにするためには、重合容器のキヤビテイを
金又はクロムのような不活性金属でメツキするこ
とが好ましい。重合容器12はその下端をガスケ
ツト付きのピストン30で密封されている。 フイルター10及びライン29を通して混合容
器4から重合容器12へと重合混合物を移送した
後、プラグ31を除去して上記密封した系から重
合容器を取り外し、ピストン30に似た円筒形の
キヤビテイに合うピストン(図示せず)で直ちに
密封する。ピストンによる密封は遅延せずに行な
い、大気に触れて塵埃又は他の異物により汚染が
起らないようにする。各ピストンのガスケツトは
使用温度において重合混合物のすべての成分に対
し不活性な材料、例えばポリテトラフルオロエチ
レンからつくられ、重合混合物及び得られた重合
体が汚染されるのを防止する。 以上のようにして、重合容器へ移送された重合
混合物の重合は、以下に記載するような方法によ
つて重合することが好ましい。すなわち、重合は
重合容器中に自由ガス空間が全く存在しないよう
にして行なうことが好ましい。このような空間に
ガスが存在すると溶解して又は泡としてガスが得
られた重合体中に存在し、押出された心は泡又は
空隙を含み、それがない心に比べて光の伝達の減
衰が大になる。重合中混合物が自由液面をもたな
いようにするためには容器からすべての自由ガス
空間が排除されるような種々の方法を用いること
ができる。一つの適当な方法は容器の開放端から
遠くない場所にある小さい直径(典型的には1mm
より小)の放出孔32をもつた重合容器12をつ
くる方法である。容器は放出孔の上部まで重合混
合物により満たされ、そしてピストン・シールを
適切な位置に置き、すべての自由ガス及び過剰の
液体混合物が放出孔から押出され、ピストンがキ
ヤビテイの主要部の液体を密封遮断し、かくして
該液体が放出孔から融離されるまでピストンシー
ルをキヤビテイ中に押込む。重合中放出孔を通し
て材料が失われる危険はない。何故なら下記に詳
細に説明するように重合中混合物はより小さい容
積しかとらないからである。 重合は適当には7〜25Kg/cm2(100〜350psig)
の加圧下で行ない、前記の理由により単量体の蒸
発、並びにその結果として起こる重合体予備成形
対中の泡又は空隙の生成を防ぐ。圧力は反応中ピ
ストン・シールにプレスを押しつけることにより
保持する。 重合混合物を加圧下に保つことは重合の進行を
評価する手段となる。この情報は重合過程中使用
する加熱プログラムを設定するのに用いられる。
重合混合物を加圧下に保つことにより重合の進行
を膨張計的に(dilatometrically)、即ち混合物の
容積変化を追跡することにより追跡することがで
きる。前述の如く、この混合物は重合すると容積
が小さくなり、重合体は単量体の容積の約80%程
度になる。重合の進行は例えばピストン・シール
の一つに力を伝えるのに用いられる棒上におい
て、重合中重合容器のキヤビテイの外側で見える
位置に標識マークをつけ、その位置の変化をカセ
トメータで追跡することにより行なわれる。使用
した反応成分の初期容積、必要に応じ予備実験に
よつて決定されたつくられるべき重合体の最終容
積、及び標識マークの初期位置から、重合が完了
の任意の百分率まで進行した時に標識マークがど
の位置にあるかを評価することは簡単な問題であ
る。しかし重合容器及びその混合物の熱膨張係数
の差、及び反応中次第に高温へと加熱することを
考えると、カセトメータによる測定は補正をしな
い限り重合体への転化の直接の目安とはならず、
一定の条件で得られたデータとは数%程度異るこ
とがあることに注意されたい。最終的なカセトメ
ータの読みは、期待される値の100%以上、の容
積の見掛けの収縮率を示すことは殊んど不可避で
あり、時には103%の値を示すことが見出される。
このような実験においてなされた重合体中の残留
未反応単量体その後の決定により未反応単量体が
少量存在していることが示される。現在の目的に
対しては重合は少くとも98%、好ましくは99%完
了していなければならない。典型的には重合体へ
の転化率99.1〜99.3%が本発明において常に得ら
れる。 重合体への転化率が少くとも98%になるが、熱
的に劣化した生成物が得られるようなコントロー
ルされない、或いはコントロール不能な反応が生
じないように重合混合物を注意深く且つ徐々に高
温へと加熱する。この混合物は、重合体への転化
率が少くとも60%、好ましくは65〜75%になるま
では先ず約70℃以下、好ましくは60°〜70℃に保
たれる。次にこの混合物を加熱して重合体への転
化率が少くとも95%になつた時に90°〜100℃に達
する速度で温度を上げる。温度が115°〜140℃、
好ましくは125°〜135℃に達するまで略々同じ速
度で温度を上げるように加熱を続け、最後に少く
とも30分間、好ましくは1時間この温度範囲に保
つ。次に得られた重合体を冷却する。全加熱プロ
グラム中7〜25Kg/cm2の圧力をかける。メチルメ
タクリレートの沸点である100℃以下に重合体の
温度が低下した後に始めて圧力を開放し、残留単
量体の痕跡により泡が生じるのを防ぐ。 重合容器のキヤビテイの直径、従つてつくられ
る重合体予備成形体の直径に依存して、特定した
加熱速度はある程度変化するが、その条件は前章
で述べたスケジユールに常に一致している。例え
ば、直径が28.7mm(1.13インチ)である場合70℃
の温度以下で重合体への転化率が少くとも60%に
なつた後、温度が115°〜140℃になるまでは毎時
35°〜45°の速度で温度が上昇するように混合物を
加熱し、この速度によつて温度が90°〜100℃にな
つた時重合体への転化率が少なくとも95%にな
る。直径がより小さい場合、これと同じか又は速
い温度上昇速度を用いることができる。大きな直
径に対しては、温度上昇速度をおそくする必要が
ある。 本発明では、重合予備成形体を以下に記載する
ような方法に従つて、オプチカル・フアイバーに
成形することが必要である。すなわち、重合体予
備成形体を重合容器12から第2図に示すラム押
出機51のバレル52に移す。 上述の如く予備成形体はラム押出機のバレル5
2にぴつたりと合うような形状に加工される。押
出機のバレルの内径は重合容器の内径より僅かに
大きくするのが適当である。移送中予備成形体が
塵埃、皮膚の油等で汚染されることを最小にする
ために、予備成形体を手で触つたり大気に不用意
に触れさせないようにする。予備成形体に触らな
いで移動させるのが最も良いが、必要に応じ触わ
る場合にはリントのない(lint−free)手袋をは
めなければならない。重合体予備成形体の加工と
押出しとの間に遅れがある場合には、重合容器に
入れたままにするか又はこれを押出機のバレルの
中に入れたままにしておくのが最も良い。しかし
必要に応じきれいなプラスチツクスの袋のような
中間的な容器に入れることもできるが、滑り剤又
はサイジング剤をその表面につけていないプラス
チツクスの袋を選ぶように注意しなければならな
い。 次に予備成形体を、ラム53のついたバレル5
2を通して押出しオリフイス54の方へと前進さ
せ、それを通して重合体を押出しフアイバーの心
をつくる。ラムは一定速度か又は一定応力型のも
のであり、後者はギア・ポンプのような熔融物計
量用ポンプと組合わせて使用される。定速ラムの
方が好適である。何故ならこれを使う場合には熔
融物計量ポンプを必要とせず、ポンプを用いる時
のように重合体が異物粒子で汚染される機会がな
いからである。 全部の予備成形体を同時に溶融することなくラ
ム押出しを行なうことが望ましい。押出バレル5
2は加熱要素55,55′でその前進端のみを加
熱し、押出オリフイル54中に押込まれる直前に
重合体が軟化するようにする。バレルの加熱区域
の直ぐ後に冷却コイル56,56′を設置し、バ
レル52に沿つて熱が伝わるのを防止し、従つて
オリフイスから遠い部分の重合体を加熱しないよ
うにすることが好ましい。このように操作すると
重合体を押出してフアイバーにするのに必要な重
合体の再加熱時間が最小となり、従つて熱によつ
て重合体が熱劣化してフアイバーの光学的透明性
を損なう物質になる機会が最小になる。 押出しに用いる温度は重合体の組成により幾分
変化するが、前記のポリメチルメタクリレート重
合体に対しては、紡糸ヘツド57の温度は通常約
200〜240℃であり、予備成形体が軟化するバレル
の前端では約220〜280℃である。前述の共単量体
を5%まで含む好適共重合体に対しては好適温度
は紡糸ヘツドにおいて210〜220℃であり、バレル
の前端で240〜250℃である。 オプテイカル・フアイバーのクラツデイングは
種々の方法で心に装着することができる。このよ
うな方法には同時押出し入及び溶液被覆が含ま
れ、両方共公知方法である。同時押出しとは心及
びクラツデイング重合体の両方を紡糸口金板58
の同じオリフイス59を通して供給し、ここから
心の重合体がクラツデイング重合体の実質的に均
一な薄い層によつて完全に取囲まれた複合フアイ
バー60を押出す操作をいう。本発明のオプテイ
カル・フアイバーをつくるためには同時押出しが
好適な方法である。しかし溶液被覆法も実用的な
方法である。これをもし使用する場合には心を押
出した直後にイン・ラインプロセス工程として行
なつて、塵埃粒子の如き物質によつて心が汚染さ
れる機会が最小になるようにしなければならな
い。 紡糸ヘツド57は米国特許第3992499号記載の
公知のもの、特にその第1図の左手に示された型
のものである。紡糸ヘツド57は紡糸口金板58
と計量板65とを本体66中に有している。心の
重合体はラム押出機51のオリフイス54からラ
イン61により紡糸ヘツド57へと導かれ、熔融
した心重合体流68として示されている。クラツ
デイング重合体は貯溜器62から通常のスクリユ
ー押出機63へと導入され、熔融物計量ポンプ6
4により計量されて紡糸ヘツド57に入り、熔融
したクラツデイング重合体流69として示されて
いる。 心に装着されるクラツデイング重合体は光学的
に透明であり、心の屈折率よりも少くとも0.1%、
好ましくは少くとも1%、最も好ましくは少くと
も%低い屈折率を有する。 適当なクラツデイング材料の例としては英国特
許第1037498号記載のもの、例えば弗化ビニル、
弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、トリフルオロメチルトリ
フルオロビニルエーテル、パーフルオロプロピル
トリフルオロビニルエーテル、及び構造式 (式中XはF、H、又はClから成る群から選ば
れ、nは2〜10の整数、mは1〜6の整数、Yは
CH8又はHである) のアクリル又はメタクリル酸の弗素化エステルの
重合体又は共重合体、及びこれらとアクリル酸又
はメタクリル酸と低級アルコール、例えばメタノ
ール又はエタノールとのエステルとの共重合体が
含まれる。式 但し式中X、Y、m及びnは上記定義の通り、
の化合物とアクリル酸及びメタクリル酸のメチル
及びエチルエステルとの実質的に無定形の共重合
体が好適な重合体である。 米国特許第3849243号記載のスルフオニル基を
含むペンダントな側鎖をもつた弗素化重合体、及
び米国特許第2968649号及び同第3051677号記載の
含弗素エラストマーを用いることができる。他の
ものとしては米国特許第2946763号及び同第
3132123号記載のテトラフルオロエチレンと他の
単量体、例えばヘキサフルオロプロピレン及びパ
ーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル
との共重合体がある。米国特許第2468664号記載
のテトラフルオロエチレンとエチレンとの変性及
び未変性共重合体も使用できる。 結晶性でない、即ち実質的に無定形のクラツデ
イング重合体が好適である。何故なら結晶性重合
体でクラツドしたオプテイカル・フアイバーは無
定形重合体で被覆したものに比べ伝達される光の
減衰が大きいからである。しかし結晶性重合体で
クラツドしたオプテイカル・フアイバーは、特に
短距離のオプテイカルフアイバー又はケーブルが
必要な時に有効である。オプテイカル・フアイバ
ー又はケーブルを高温を受けるような短距離で使
用する場合、心及びクラツデイングは高温で軟化
しない重合体でなければならず、このような場合
に適した多くの重合体は結晶化する傾向がある。
しかし結晶性重合体をクラツデイングとして用い
る場合、最良の結果(即ち伝達光の減衰が最低)
は重合体クラツデイングが重合体を押出した後迅
速に急冷することにより達成される最も高い透明
性をもつような条件下においてオプテイカル・フ
アイバーがつくられた場合に得られる。 フアイバーが同時押出しによるか、又は心を押
出した後クラツデイングの溶液被覆によつてつく
られるかに拘らず、押出オリフイス59の直径
は、所望のフアイバーの直径及び採用されるメル
トドローダウンの量によつて変化する。フアイバ
ーは紡糸ヘツドから出た直後加熱軟化状態にある
間に延伸され、分子配向を誘起させてフアイバー
に靭性を賦与させる。機械延伸比(machine
draw ratio)は同時押出しでつくられた場合に
はオプテイカル・フアイバーの断面積に対する、
また容液被覆法でつくられら場合にはオプテイカ
ル・フアイバーの心の断面に対するダイオリフイ
スの断面積の比である。 オプテイカル・フアイバーの心の直径は比較的
細いものから比較的太いものの間で変化すること
ができる。適当な直径は50〜500μmである。光
源が大きい場合、例えばLED(光放射性ダイオー
ド)からの光の時には、入射光を大部分捕えるこ
とができるために太い心が有利であるが、最小曲
げ半径が大きいという欠点がある。光源が小さい
時、例えばレーザーのような時には比較的細い心
の方が入射光を捕えるのに適しており、また最小
曲げ半径が小さいという利点がある。 クラツデイング材料は心の中に通る光を反射す
るから、クラツデイングの厚さはそれが伝達すべ
き光の波長の少くとも数倍である限りにおいて一
般に臨界的ではない。クラツデイングの厚さの適
当な範囲は約5〜50μm、好ましくは10〜20μm
である。 押出後のライン速度は使用する装置の能力に応
じて広く変えることができる。15〜90m/分(50
〜300フイート/分)のライン速度が典型的であ
るが、これよりも速く又は遅くすることができ
る。35〜60m/分(120〜200ft/分)の範囲の速
度が極めて満足すべき結果を与える。図示されて
いない装置により吹付けられる交叉空気流を用い
押出されたばかりのフアイバーを急冷することが
できる。空気流の速度は3〜15cm/秒(0.1〜0.5
フイート/秒)が適当である。延伸したオプテイ
カル・フアイバーはドラム67に捲取られる。 本発明によりつくられたオプテイカル・フアイ
バーの伝達光減衰性は著しく低い。本発明によれ
ば656nmの光で400dB/Km(デシベル/キロメ
ートル)より小さい減衰度のオプテイカル・フア
イバーは普通につくられ、300dB/Km以下、例
えば274dB/Kmのような減衰度のものも得られ
る。 下記実施例は本発明を例示するもので、限定す
るものではないが、これらの実施例における沸点
の値は未補正値である。 伝達光の減衰度はイー・エー・ジエー・マルカ
テイリ(E.A.J.Marcatili)の「フアクターズ・
アフエクテイング・プラクテイカル・アツテニユ
エーシヨン・アンド・デイスパージヨン・メジヤ
ーメンツ(Factors Affecting Practical
Attenuation and Dispersion Measurements)」、
オプテイカル・フアイバー・トランスミツシヨン
(Optical Fiber Transmission)、テクニカル
ダイジエスト(Technical Digest)、オプテイカ
ル・ソサイアテイ・オヴ・アメリカ(Optical
Society of America)1977年、ペーパーTuElに
記載の方法で測定した。本明細書記載の測定にお
いては光源はタングステン−ハロゲン(白熱光)
投光器であり、これに直流電圧により電力を与
え、電流安定化装置をつけた。使用した波長は、
ピーク波長656.3nm、バンド幅10nm、最小透光
率50%、側波帯の平均透光率104を有する干渉フ
イルター、特にイーリング(Ealing)−IRI干渉
フイルター−26−9357(76−77年カタログ)を用
いて選んだ。フアイバーの入力端は光源の混乱が
最小の円周に位置せしめた。多くの実験によつて
(パワーの常用対数(log 10 power)は流さに対
して1次であり、従つて実際的な目的に対して透
過は定常状態である。 実施例 1 A グリコールジメルカプトアセテート
(GDMA)の精製 200mlの丸底フラスコに100mlのグリコールジ
メルカプトアセテート〔エヴアンス・ケメテイ
ツクス(Evans Chemetics)社、表示純度96.6
%〕を入れる。20cmのヴイグロー蒸溜塔で蒸溜
する。絶対圧0.28〜0.2mmHg、凝縮温度80〜
118℃で20mlの前溜を集め廃棄する。重合実験
に用いる60mlの溜分を絶対圧0.18〜0.12mmH
g、凝縮温度115〜122℃で集める。気液クロマ
トグラフイーで分析した純度99%。 B エチルアクリレート(EA)の精製 エチルアクリレート〔ローム・アンド・ハー
ス(Rohm&Haas)社〕400mlを重力により直
径38mm、深さ10cmの活性度1の塩基性酸化アル
ミニウム〔アルミナ・ウエルム(Alumina
Woelm)B、活性度1、ウエルム・フアルマ
社(Woelm Pharma Gmb H&Co.)D−
3440、エシユヴエーグ(Eschweg)〕の床に通
して流し、重合禁止剤として約0.5gのN、
N′−ジフエニルパラフエニレンジアミン
(DPPD)を含む500mlの丸底フラスコに入れ
る。このフラスコにガラスの螺線をつめた直径
15mm、長さ45cmのカラムと蒸溜ヘツドとを取付
ける。大気圧で蒸溜を行なう。101℃までの釜
温にて約115mlの前溜分を廃棄し、100.5〜
101.5℃の釜温度で200mlの重合級共重合用単量
体を捕集した。気液クロマトグラフの分析の結
果純度は99%以上であつた。 C メチルメタクリレート(MMA)の精製 メチルメタクリレート単量体〔デユ・ポン社
製H112、ヒドロキノン重合禁止剤含有)1650
mlを直径90mm、深さ8cmの塩基性酸化アルミニ
ウムの床を通して重力により0.5gのDPPD重
合禁止剤を含む2の丸底フラスコに入れる。
ガラスの螺線をつめた直径25mm、高さ56cmのカ
ラムを通して高還流比にて単量体を蒸溜する。
大気圧において最高101℃の凝縮温度において
400mlを前溜分として捕集し、廃棄する。蒸溜
物を冷却し、過したアルゴンでおおう。次の
日さらに100mlの前溜を集め廃棄し、550mlの生
成物溜分をアルゴンをつめた滴下斗中におい
て大気圧で凝縮温度101℃で1.67ml/分にて集
める。上記MMAをポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)で被覆した磁気駆動撹拌機(第1
図には示さず)を備えた第1図の受器3中で混
合する。 約260mlのMMAを滴下斗から取付けた2
のアルゴンを流したガラスの混合容器に入れ
る。264mlのエチルアクリレート、264mlのグリ
コールジメルカプトアセテート、及び0.1610g
の2,2′−アゾ−ビス(イソブチロニトリル)
〔ヴアゾ(Vazo) 64〕を血清ストツパーと
PTFEストツプコツクを通しMMAの中に注入
する。次にMMA520mlの残りを混合容器に入
れ、磁気駆動PTFE被覆されたインペフーで他
の成分と混合し、MMA99.75モル%、EA0.25
モル%、GDMA0.17モル%(単量体基準)及
びVazo 64を0.01モル%(単量体基準)の溶
液をつくる。残りの30mlのMMA単量体は有機
及び金属の不純物の分析のためにとつておく。
ガス・クロマトグラフイーによればMMA中に
ビアセチルは検出できなかつた(検出限界
2ppm)。原子吸光スペクトル分析によれば
MMA中にクロム(検出限界10ppb)は検出で
きず、鉄(検出限界20ppb)は30ppb含まれて
いた。 混合物の半分を、孔の大きさ0.2μmの細孔
「ミリポリ(Millipore)」過器及びFEP(テト
ラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体)管を通じてアルゴンの圧力に
より、厳密にきれいにしたクロムメツキのステ
ンレス鋼の管の中に押出す。この管は内径が
28.7mm(1.13インチ)であり、底部はPTFEの
O−リング・ガスケツト付きのステンレス鋼の
ピストンで、上部はPTFEのプラグで密封され
ている。管を充たした後、PTFEプラグを除去
し、直ちにPTFEガスケツト付きピストンと取
換える。単量体混合物の残りの半分を同様にし
て金メツキのピストンで密封された金メツキの
ステンレス鋼の管の中に入れる。密封した金メ
ツキの管を−20℃のフリーザー中に入れる。 D 重合 クロムメツキ管を熱伝達ジヤケツト中に入
れ、内容物を頂部ピストンにより作動する空気
圧シリンダーにより24.3Kg/cm2(345psig)に
加圧する。下記のスケジユールに従つてシリコ
ーン油伝達流体を上記ジヤケツトを通してポン
プで送り込む。
殊にメタクリレート重合体の心とクラツデイング
とを有するオプテイカルフアイバーの心を形成す
る為の予備成形体の成形方法に関する。 当業界においてオプテイカル・フアイバーはフ
イラメントの長さに沿つて光を多重内部反射する
ことにより光を伝達するためのものであることは
公知である。フイラメントの長さに沿つて光が吸
収及び散乱されることによる光の損失が最小とな
るように注意して、オプテイカル・フアイバーの
フイラメント材料の一端に供給された光が効率よ
くその材料の他端へと伝達されるようにしなけれ
ばならない。オプテイカル・フアイバーのフイラ
メント材料の光を伝達する部分、すなわち心は心
よりも屈折率の低いクラツデイングにより取囲ま
れ、フイラメントの長さに沿い内部全反射が起る
ようになつている。このクラツデイングは普通透
明なものが選ばれる。というのは不透明なものは
光を吸収又は散乱するからである。 オプテイカル・フアイバーをつくる上で考慮し
なければならない重要なことはこのようなフアイ
バーの内部で伝達される光の減衰を強めるような
因子を最小にすることである。 全部無機ガラスでつくられたオプテイカル・フ
アイバー、又は心が無機ガラスでその周りを熱可
塑性又は熱硬化性重合体で取囲んだもの、或いは
全部熱可塑性重合体からできたものすべてが当業
界で公知である。無機ガラス心、特に熔融シリカ
の心をもつものは光の伝達性が高い、即ち伝達光
の減衰が低いが、余りにも小さい曲率半径に曲げ
るか又は誤用する場合に破砕によつて比較的容易
に損傷を受け易い。遮蔽層を用いて保護すること
はできるが、これによつて望ましくない嵩性、重
量及び費用が加わり、そして小さな曲率半径に曲
げることが望ましい又は必要な場合、このフアイ
バーは必ずしも使用可能であるとは限らない。全
部プラスチツクでできたフアイバーは破砕するこ
とは少ないが、その中を通る光を減衰させる程度
が大きいという欠点がある。 本発明はオプテイカル・フアイバーの光を伝達
し得る能力を改善することを目的とするものであ
り、更に特定的にはそのような能力の改善された
オプテイカル・フアイバーを得る為の予備成形体
を得ることを目的とするものである。 本発明のオプテイカル・フアイバー予備成形体
の製造方法は、60〜100モル%のメチルメタクリ
レート単量体と、0〜40モル%の、メチルアクリ
レート、エチルアクリレート、プロピルアクリレ
ート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルメタ
クリレート、ベンジルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、プロピルメタクリレート、ブチル
メタクリレート、およびスチレンから選ばれた少
なくとも1種の単量体と、を含む重合原料を重合
してオプテイカル・フアイバーの予備成形体を製
造するに際し、 メチルメタクリレート単量体をアルミナで処理
し、その後これを蒸留することによつて精製し、
この精製されたメチルメタクリレート単量体を含
む重合原料を、円筒状重合容器に入れバルク重合
して棒状予備成形体を形成し、かつ前記蒸留から
重合までの工程を閉止系内で行うことを特徴とす
るものである。 光の伝達性の高い全部プラスチツクスでできた
オプテイカル・フアイバーをつくる場合、高品位
の単量体を使用することが好ましい。このために
は単量体、特にフアイバーの心をつくるべき単量
体から、もし存在すると該単量体からつくられた
オプテイカル・フアイバーの中に導入された光を
吸収又は散乱させるような物質を除去することが
好ましい。 本発明においては、オプテイカル・フアイバー
の心は少くとも60モル%、好ましくは少くも80モ
ル%、最も好ましくは少くとも90モル%のメチル
メタクリレートを含有する共重合体、或いはポリ
メチルメタクリレート重合体自身から成つてい
る。共重合体の成分としては、アクリルエステ
ル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、プロピルアクリレート、及びブチルアクリ
レート;メタクリエステル、例えばシクロヘキシ
ルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、エ
チルメタクリレート、プロピルメタクリレート、
及びブチルメタクリレート;又はスチレンの如き
単量体を用いることができる。しかし心の重合体
の少くとも90モル%がメチルメタクリレートから
成り高い光伝達を得るようにすることが好まし
い。最も好ましい共重合体は少くとも95モル%の
メチルメタクリレートと0〜5モル%のメチルア
クリレート、エチルアクリレート又はエチルメタ
クリレートとからつくられたものである。単独重
合体に比べ可撓性が大きく、熱的な解重合が少な
いから共重合体の方が好ましい。部分的に又は完
全に重水素化されたビニル単量体を用いオプテイ
カル・フアイバー用の重合体をつくることができ
る。得られたフアイバーは重水素化されないもの
と同様に光学的に透明であるが、伝達光の最小の
減衰が起こる時の波長が移動する。特に有用な重
水素化単量体はメチルメタクリレート−d8であ
る。C−H結合の量(C−D結合とは異る)が心
の重合体中で最小になつた時最高の光伝達が行な
われる波長において減衰は最低になる。オプテイ
カル・フアイバーの心が60MHzの核磁気共鳴法で
測定して重合体1g当り20mg以下、好ましくは10
mg以下、最も好ましくは1mg以下の水素(重水素
ではない)を含むようになるような同位体純度の
重水素化単量体、反応開始剤及び連鎖移動剤の量
を用いた時最良の結果が得られる。 オプテイカル・フアイバーで伝達しようとする
波長の光を吸収する不純物を単量体から除去する
ことが好ましい。メチルメタクリレートは通常ビ
アセチルを含むが、ビアセチルの量は約10ppm、
好ましくは5ppm以下まで減少させることが好ま
しい。この不純物を除くには、アルミナで処理し
た後蒸留することによつて目的を達成することが
できる。 任意の種類のアルミナを用いることができる
が、不純物を最も効率的に除去するためには活性
度1の塩基性アルミナを用いることが最も良い。
このような処理により活性水素をもつた化合物又
はビアセチルのような極性の高い化合物の量を除
去又は減少させることができる。この処理は単量
体を蒸溜する前にフイルター上にアルミナを載
せ、アルミナを通して直接蒸溜釜の中へと単量体
を過することによつて達成することができる。
この操作は窒素雰囲気中で行うのが適当である。 メチルメタクリレート又は他の単量体の蒸溜工
程においては中心溜分のを重合に用い、前溜及び
後溜分は廃棄することが好ましい。 他の使用可能な精製法としては分取用の気液ク
ロマトグラフ法に使う方法がある。蒸溜が好適方
法であり、これについて後で詳細に述べる。 遷移金属のイオン、特に第一系列の遷移元素
(原子番号22〜28)のイオン、及び銅、鉛、アル
ミニウム、ケイ素、バナジン、クロム、マンガ
ン、鉄、ニツケルのイオンは有害な不純物であ
る。というのはそれらはオプテイカル・フアイバ
ーで伝達しようとする波長の光を吸収するからで
ある。このような不純物の量は蒸溜により許容範
囲まで都合良く低下させることもできる。このよ
うな不純物の量はすべてのイオンの全量で
500ppb(1/1000000000)、好ましくは100ppb以
下であることが好ましい。 粒状物質もそれらの粒子が光と吸収又は散乱さ
せるから除去することが好ましい。単量体(及び
他の重合用成分)はできる限りかかる粒状物質を
含まないようにすることが好ましい。約200nm
(0.2μm)以下の粒子は光学顕微鏡で見分けるこ
とができないが、光学顕微鏡で横方向の強いビー
ムを当てると、オプテイカル・フアイバー中にお
いて約200nm以上の粒子の所ばかりでなく粒径
不明のそれよりも小さい粒子の所でも光点が観測
される。これらの粒子の粒径は正確に決定できな
いけれど、粒子から散乱される光によつて検出さ
れる粒子は粒径の如何に関わらず除去することが
好ましい。すべての粒径の粒子は飛末同伴がない
ようにして行なえば蒸溜によつて除去することが
できる。最上の(即ち最もきれいな)市販の重合
体は1mm3当り300〜1000個の粒子を含んでおり、
これでオプテイカル・フアイバーをつくると、光
の減衰は約500dB/Km、短かい距離でせいぜい
400dB/Kmである。然しながら、粒子が100
個/mm3以下のオプテイカル・フアイバーは容易に
つくられ、10個/mm3以下のものも容易に得られ、
2個/mm3のものも得られている。従つて本明細書
において「実質的に含まない」という言葉は混合
ビニル単量体が好ましくは約100個/mm3以下の粒
子を含むことを意味する。 使用されるどのような共重合要単量体も同様に
精製することが好ましいが、通常それほど厳密に
行なう必要はない。特にその使用量が全単量体の
10モル%以下の場合には、微少量の単量体に伴な
つて導入される不純物の量も少なく、単量体の混
合により希釈されるので、厳密に行なう必要はな
い。 精製法として蒸溜を用いる場合には、アルゴ
ン、窒素又はヘリウムのような不活性ガスで僅か
に加圧して蒸溜を伴なう。当業界において公知の
ような、精溜塔内での単量体の重合を防ぐため
に、精溜中同じ単量体中に重合禁止剤を含む濃厚
溶液を塔頂から導入する。 重合は可溶性の遊離基重合開始剤、通常はアゾ
型の開始剤を用いて行なう。便宜上重合開始剤の
種類とその濃度は約16時間で重合体に約50%転化
するように運ぶ。そのためには、60℃における半
減期が約300〜3000分、好ましくは約1000分の開
始剤を用いることが好ましい。2,2′−アゾ−ビ
ス(イソブチロニトリル)は高純度で入手でき安
全に取扱いができるので好適な反応開始剤であ
る。半減期がこれより幾分長いか又は短かい他の
反応開始剤、例えば1,1′−アゾビス(シクロヘ
キサンカルボニトリル)又は2,2′−アゾ−ビス
(2,4−ジメチルヴアレロニトリル)も用いる
ことができる。半減期が長いものに対しては重合
中の加熱段階、特に第一段階の温度を2,2′−ア
ゾ−ビス(イソブチロニトリル)を使用する場合
よりも高くするべきであり、及び/又は多量を用
いてもよい。逆に半減期の短かいものに対して
は、重合中の加熱段階の温度、特に第一段階の温
度を低くしなければならず及び/又は少量を用い
てもよい。当業界の専門家には明らかなように、
反応開始剤、その濃度及び重合温度の多くの組合
わせを用いることができる。半減期の異つた反応
開始剤の組合わせも用いることができる。反応開
始剤とその濃度は重合工程の後の方の加熱段階に
も若干残留するように選ばれる。得られた重合体
中に不純物ができるだけ少ししか混入されないよ
うに高純度の反応開始剤を用いることが好まし
い。 重合系にはまた連鎖移動剤が含まれる。1官能
性又は多官能性の両方の連鎖移動剤を用いること
ができる。典型的な例としてはn−ブチルメルカ
プタン、ラウリルメルカプタン、メルカプト酢
酸、2,2′−ジメチルカプトジエチルエーテル、
エチレンビス(2−メルカプトアセテート)、通
常グリコールジメチカプトアセテート(GDMA)
と称せられるもの、エチレンビス(3−メルカプ
トプロピオネート)、1,1,1−トリメチロー
ルエタントリス(3−メルカプトプロピオネー
ト)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メ
ルカプトプロピオネート)がある。理由は完全に
わかつていないが、好適な連鎖移動剤はカルボキ
シル官能基のカルボニルに隣接した炭素原子上に
メルカプタン基をもち、即ち米国特許第3154600
号記載のような型のもの及びメルカプタン二官能
性を有するものである。何故ならこれらを使用す
ると高い転化率の重合体が得られ、それからつく
られたオプテイカル・フアイバーは他の連鎖移動
剤を使用してつくられたものと比べ光伝達性が高
いからである。連鎖移動剤も精製することが好ま
しく、これは蒸溜によつて行なわれる。 反応開始剤と連鎖移動剤の量は、25℃において
クロロフオルム中の0.5%(重量/容量)溶液
(即ち溶液100ml中重合体0.5g)で測定して固有
粘度が少くとも約0.4d/gの重合体が得られる
ように選ばれる。固有粘度が0.38d/g以下で
は重合体は脆くなり、0.4d/g以上では確実に
強靭になる。固有粘度が0.5及び0.6のような重合
体も使用できるが、押出が困難である。というの
は重合体劣化を起こすことなく押出すのに適した
温度では非常に粘稠であるので特殊な強力な装置
が必要だからである。固有粘度が0.40〜0.44の重
合体は強靭で、しかも強力な装置を必要とせず従
つて好ましいものである。また非常に粘度の高い
重合体は押出しにより滑かな亀裂のない表面
(fraclure−free surface)をもつたフアイバーに
するのは困難であり、屡々押出物の表面に亀裂が
生じ、そのため伝達光が著しく減衰する直接の原
因になる。固有粘度を好適範囲にするために適当
な重合開始剤と連鎖移動剤の量は経験的に容易に
決定することができる。重合開始剤は全単量体の
約0.001〜0.05モル%、好適な開始剤に対しては
0.01〜0.02モル%で使用され、連鎖移動剤は全単
量体の約0.1〜0.5モル%、好適な二官能性の連鎖
移動剤に対しては0.1〜0.25モル%で使用される
のが好ましい。 心の重合体中の異物粒子の量を最小にすること
が重要であることも見出された。何故ならこれら
の粒子は光を吸収又は散乱させ、フアイバー中を
伝達する光の減衰を増加させるからである。従つ
て本発明方法はそれが達成されるように工夫する
ことが好ましい。例えば、種々の物質の移動はで
きるだけ密封又は密閉した系の中で行なうように
し、精製した材料が塵埃その他種々の粒子により
再汚染されないようにする。偶発的な汚染によつ
て入つて来る粒子は重合用仕込物を重合容器の中
へ移す時に除去されるのが有利である。粒径0.2
〜1μm以内の粒径より大きい粒子の除去はこの
段階で行なわれるのが好都合である。粒子は過
又は遠心分離によつて除去することができる。便
利なために過が好ましい。 重合体混合物をつくる第一段階に対しては、重
合混合物の主成分であるメチルメタクリレートに
対する蒸溜装置から始まり、保持及び混合容器を
通つて重合容器で終る、第1図に示したような一
連の連結された受器と容器とを用いるのが有用で
ある。便利な一連の配列は例えばガラスの螺線を
つめたカラム2を備えた蒸溜釜1から始まり、カ
ラム2は容積的に検度された受器3を有し、受器
3にグリスなしのストツプコツク又は他の型のグ
リスなしの弁5を備えラインにより混合容器4を
連結した配列である。混合容器4は磁気的に駆動
される撹拌機6と血清ストツパー8とストツプコ
ツク9によつて密閉されている入口ポート7を備
え、そしてグリスなしのストツプコツク11又は
他の型のグリスなしの弁を備えたラインにより微
少多孔質のフイルター10に連結されている。図
示の配列においては蒸溜された単量体は入口ポー
ト7を通して混合容器4に導入されるが、単量体
が入口ポート7とは別のラインを通り受器3から
容器4へと移送される他の配置も可能である。フ
イルター10は公知の型のものであり、これは多
孔質の金属板上に支持されたポリテトラフルオロ
エチレンのような重合混合物のすべての成分に対
し不活性なものである。フイルターの細孔の大き
さは1μないしオプテイカルフアイバーで伝達さ
れる光の波長の約1/12までの間であることがで
き、0.2〜1μmであることが好ましい。フイルタ
ー10はライン29によつて円筒状重合容器12
に連結されている。不活性雰囲気、例えばアルゴ
ン、ヘリウム、又は窒素がガス入口13及び14
を通して導入されて装置の全配列にわたつて維持
され、その流れは種々のストツプコツク15,1
6,17及び他のものによつてコントロールさ
れ、管理される。装置の種々の機素はスリ合わせ
のガラス継手、リング・シール、又は図示されて
いない公知の手段により小さい単位に分解するこ
とができる。 操作する場合にはメチルメタクリレートはアル
ミナの床20を支持するフイルター要素19を含
むフイルター18を通して蒸溜釜1に導入され
る。釜に仕込んだ後、ストツプコツク21を閉じ
る。充填カラム2、蒸溜ヘツド22、凝縮器23
及びニードル・バルブ24は公知方法で機能させ
蒸溜物の取出しをコントロールする。液体貯留器
25から重合禁止剤を加え、その流れはストツプ
コツク26によりコントロールする。 廃棄すべき前溜分はストツプコツク28により
コントロールされる出口27を通して取出され
る。所望の中溜分は受器3中に集められる。蒸溜
されたメチルメタクリレートの第一の部分は連結
ラインを通し蒸溜受器から混合容器4へと移送さ
れる。別に共重合単量体、又はもしそれを使わな
い時には少量の測定された量の別に精製したメチ
ルメタクリレート中に所望の量において所望の重
合開始剤と連鎖移動剤とを含む溶液をつくり、こ
の溶液を血清ストツパー8及びストツプコツク9
に挿入された皮下注射器を用いて入口ポート7を
通し混合容器に導入する。蒸溜されたメチルメタ
クリレートの第二の部分は連結ラインを通して蒸
溜受器3から混合容器4へと送られる。混合容器
へ最終的に添加するためにメチルメタクリレート
の一部を取つておく目的は重合混合物の少量成
分、即ち共重合単量体、重合開始剤及び連鎖移動
剤のすべての痕跡を入口ポート7から混合容器ま
で洗浄することである。入口ポートに少量成分の
一部がくつついて損失されると、該入口ポート内
で大量成分であるメチルメタクリレートの痕跡量
の損失が起る時に比べ、引き続く重合工程中で得
られる重合体の不均一性が大になる。一緒にした
材料をマグネテイツク・スターラーで十分に混合
して均一にする。次にこの混合物をフイルター1
0に通し、重合容器12に入れる。 加熱、剪断応力、泡の発生又は固体粒状物質の
混入のような重合体の劣化をもたらす環境又は状
況に心重合体をさらすことを最小にするのが望ま
しい。従つて重合及び押出し工程は重合体を残り
の操作工程中不利な条件にさらしたり他の材料又
は表面と接触させる可能性を、最小にするように
設計されることが好ましい。そのためにはフアイ
バーの心の押出しには重合体の固体ブロツクのラ
ム押出法を用いる。何故ならスクリユー押出機を
用いると重合体が金属面と広範に接触することに
なり、異物粒子が汚染されたり、広範な加熱、剪
断応力がかかり、重合体が劣化したり泡が導入さ
れたりするからである。従つて、オプテイカル・
フアイバーの心をつくる場合には使用すべきラム
押出機のバレルに適した予備成形体の形に重合体
をつくる。 従つて重合容器12は必要な重合体予備成形体
をつくる形をしている。ラム押出機が作動する様
式のために、予備成形体は通常棒の形をしてい
る。種々の断面形状をもつ棒を使用することがで
きるが、円形の断面が最も適している。何故なら
重合容器及び押出機のバレルをつくる最も便利な
断面の形は円であるからである。また円柱状の重
合体の棒が好適である。何故ならこのような棒を
用いると押出中最高の均一性が得られ、均一性の
良いオプテイカル・フアイバーの心が得られるか
らである。重合容器12は重合中に用いられる圧
力水準、典型的には7〜24Kg/cm2の圧力に耐えら
れる十分な厚さをもつた金属からつくられる。適
当な構造材料にはステンレス鋼が含まれる。ppb
の程度でも重合体が遷移金属イオンで汚染されな
いようにするためには、重合容器のキヤビテイを
金又はクロムのような不活性金属でメツキするこ
とが好ましい。重合容器12はその下端をガスケ
ツト付きのピストン30で密封されている。 フイルター10及びライン29を通して混合容
器4から重合容器12へと重合混合物を移送した
後、プラグ31を除去して上記密封した系から重
合容器を取り外し、ピストン30に似た円筒形の
キヤビテイに合うピストン(図示せず)で直ちに
密封する。ピストンによる密封は遅延せずに行な
い、大気に触れて塵埃又は他の異物により汚染が
起らないようにする。各ピストンのガスケツトは
使用温度において重合混合物のすべての成分に対
し不活性な材料、例えばポリテトラフルオロエチ
レンからつくられ、重合混合物及び得られた重合
体が汚染されるのを防止する。 以上のようにして、重合容器へ移送された重合
混合物の重合は、以下に記載するような方法によ
つて重合することが好ましい。すなわち、重合は
重合容器中に自由ガス空間が全く存在しないよう
にして行なうことが好ましい。このような空間に
ガスが存在すると溶解して又は泡としてガスが得
られた重合体中に存在し、押出された心は泡又は
空隙を含み、それがない心に比べて光の伝達の減
衰が大になる。重合中混合物が自由液面をもたな
いようにするためには容器からすべての自由ガス
空間が排除されるような種々の方法を用いること
ができる。一つの適当な方法は容器の開放端から
遠くない場所にある小さい直径(典型的には1mm
より小)の放出孔32をもつた重合容器12をつ
くる方法である。容器は放出孔の上部まで重合混
合物により満たされ、そしてピストン・シールを
適切な位置に置き、すべての自由ガス及び過剰の
液体混合物が放出孔から押出され、ピストンがキ
ヤビテイの主要部の液体を密封遮断し、かくして
該液体が放出孔から融離されるまでピストンシー
ルをキヤビテイ中に押込む。重合中放出孔を通し
て材料が失われる危険はない。何故なら下記に詳
細に説明するように重合中混合物はより小さい容
積しかとらないからである。 重合は適当には7〜25Kg/cm2(100〜350psig)
の加圧下で行ない、前記の理由により単量体の蒸
発、並びにその結果として起こる重合体予備成形
対中の泡又は空隙の生成を防ぐ。圧力は反応中ピ
ストン・シールにプレスを押しつけることにより
保持する。 重合混合物を加圧下に保つことは重合の進行を
評価する手段となる。この情報は重合過程中使用
する加熱プログラムを設定するのに用いられる。
重合混合物を加圧下に保つことにより重合の進行
を膨張計的に(dilatometrically)、即ち混合物の
容積変化を追跡することにより追跡することがで
きる。前述の如く、この混合物は重合すると容積
が小さくなり、重合体は単量体の容積の約80%程
度になる。重合の進行は例えばピストン・シール
の一つに力を伝えるのに用いられる棒上におい
て、重合中重合容器のキヤビテイの外側で見える
位置に標識マークをつけ、その位置の変化をカセ
トメータで追跡することにより行なわれる。使用
した反応成分の初期容積、必要に応じ予備実験に
よつて決定されたつくられるべき重合体の最終容
積、及び標識マークの初期位置から、重合が完了
の任意の百分率まで進行した時に標識マークがど
の位置にあるかを評価することは簡単な問題であ
る。しかし重合容器及びその混合物の熱膨張係数
の差、及び反応中次第に高温へと加熱することを
考えると、カセトメータによる測定は補正をしな
い限り重合体への転化の直接の目安とはならず、
一定の条件で得られたデータとは数%程度異るこ
とがあることに注意されたい。最終的なカセトメ
ータの読みは、期待される値の100%以上、の容
積の見掛けの収縮率を示すことは殊んど不可避で
あり、時には103%の値を示すことが見出される。
このような実験においてなされた重合体中の残留
未反応単量体その後の決定により未反応単量体が
少量存在していることが示される。現在の目的に
対しては重合は少くとも98%、好ましくは99%完
了していなければならない。典型的には重合体へ
の転化率99.1〜99.3%が本発明において常に得ら
れる。 重合体への転化率が少くとも98%になるが、熱
的に劣化した生成物が得られるようなコントロー
ルされない、或いはコントロール不能な反応が生
じないように重合混合物を注意深く且つ徐々に高
温へと加熱する。この混合物は、重合体への転化
率が少くとも60%、好ましくは65〜75%になるま
では先ず約70℃以下、好ましくは60°〜70℃に保
たれる。次にこの混合物を加熱して重合体への転
化率が少くとも95%になつた時に90°〜100℃に達
する速度で温度を上げる。温度が115°〜140℃、
好ましくは125°〜135℃に達するまで略々同じ速
度で温度を上げるように加熱を続け、最後に少く
とも30分間、好ましくは1時間この温度範囲に保
つ。次に得られた重合体を冷却する。全加熱プロ
グラム中7〜25Kg/cm2の圧力をかける。メチルメ
タクリレートの沸点である100℃以下に重合体の
温度が低下した後に始めて圧力を開放し、残留単
量体の痕跡により泡が生じるのを防ぐ。 重合容器のキヤビテイの直径、従つてつくられ
る重合体予備成形体の直径に依存して、特定した
加熱速度はある程度変化するが、その条件は前章
で述べたスケジユールに常に一致している。例え
ば、直径が28.7mm(1.13インチ)である場合70℃
の温度以下で重合体への転化率が少くとも60%に
なつた後、温度が115°〜140℃になるまでは毎時
35°〜45°の速度で温度が上昇するように混合物を
加熱し、この速度によつて温度が90°〜100℃にな
つた時重合体への転化率が少なくとも95%にな
る。直径がより小さい場合、これと同じか又は速
い温度上昇速度を用いることができる。大きな直
径に対しては、温度上昇速度をおそくする必要が
ある。 本発明では、重合予備成形体を以下に記載する
ような方法に従つて、オプチカル・フアイバーに
成形することが必要である。すなわち、重合体予
備成形体を重合容器12から第2図に示すラム押
出機51のバレル52に移す。 上述の如く予備成形体はラム押出機のバレル5
2にぴつたりと合うような形状に加工される。押
出機のバレルの内径は重合容器の内径より僅かに
大きくするのが適当である。移送中予備成形体が
塵埃、皮膚の油等で汚染されることを最小にする
ために、予備成形体を手で触つたり大気に不用意
に触れさせないようにする。予備成形体に触らな
いで移動させるのが最も良いが、必要に応じ触わ
る場合にはリントのない(lint−free)手袋をは
めなければならない。重合体予備成形体の加工と
押出しとの間に遅れがある場合には、重合容器に
入れたままにするか又はこれを押出機のバレルの
中に入れたままにしておくのが最も良い。しかし
必要に応じきれいなプラスチツクスの袋のような
中間的な容器に入れることもできるが、滑り剤又
はサイジング剤をその表面につけていないプラス
チツクスの袋を選ぶように注意しなければならな
い。 次に予備成形体を、ラム53のついたバレル5
2を通して押出しオリフイス54の方へと前進さ
せ、それを通して重合体を押出しフアイバーの心
をつくる。ラムは一定速度か又は一定応力型のも
のであり、後者はギア・ポンプのような熔融物計
量用ポンプと組合わせて使用される。定速ラムの
方が好適である。何故ならこれを使う場合には熔
融物計量ポンプを必要とせず、ポンプを用いる時
のように重合体が異物粒子で汚染される機会がな
いからである。 全部の予備成形体を同時に溶融することなくラ
ム押出しを行なうことが望ましい。押出バレル5
2は加熱要素55,55′でその前進端のみを加
熱し、押出オリフイル54中に押込まれる直前に
重合体が軟化するようにする。バレルの加熱区域
の直ぐ後に冷却コイル56,56′を設置し、バ
レル52に沿つて熱が伝わるのを防止し、従つて
オリフイスから遠い部分の重合体を加熱しないよ
うにすることが好ましい。このように操作すると
重合体を押出してフアイバーにするのに必要な重
合体の再加熱時間が最小となり、従つて熱によつ
て重合体が熱劣化してフアイバーの光学的透明性
を損なう物質になる機会が最小になる。 押出しに用いる温度は重合体の組成により幾分
変化するが、前記のポリメチルメタクリレート重
合体に対しては、紡糸ヘツド57の温度は通常約
200〜240℃であり、予備成形体が軟化するバレル
の前端では約220〜280℃である。前述の共単量体
を5%まで含む好適共重合体に対しては好適温度
は紡糸ヘツドにおいて210〜220℃であり、バレル
の前端で240〜250℃である。 オプテイカル・フアイバーのクラツデイングは
種々の方法で心に装着することができる。このよ
うな方法には同時押出し入及び溶液被覆が含ま
れ、両方共公知方法である。同時押出しとは心及
びクラツデイング重合体の両方を紡糸口金板58
の同じオリフイス59を通して供給し、ここから
心の重合体がクラツデイング重合体の実質的に均
一な薄い層によつて完全に取囲まれた複合フアイ
バー60を押出す操作をいう。本発明のオプテイ
カル・フアイバーをつくるためには同時押出しが
好適な方法である。しかし溶液被覆法も実用的な
方法である。これをもし使用する場合には心を押
出した直後にイン・ラインプロセス工程として行
なつて、塵埃粒子の如き物質によつて心が汚染さ
れる機会が最小になるようにしなければならな
い。 紡糸ヘツド57は米国特許第3992499号記載の
公知のもの、特にその第1図の左手に示された型
のものである。紡糸ヘツド57は紡糸口金板58
と計量板65とを本体66中に有している。心の
重合体はラム押出機51のオリフイス54からラ
イン61により紡糸ヘツド57へと導かれ、熔融
した心重合体流68として示されている。クラツ
デイング重合体は貯溜器62から通常のスクリユ
ー押出機63へと導入され、熔融物計量ポンプ6
4により計量されて紡糸ヘツド57に入り、熔融
したクラツデイング重合体流69として示されて
いる。 心に装着されるクラツデイング重合体は光学的
に透明であり、心の屈折率よりも少くとも0.1%、
好ましくは少くとも1%、最も好ましくは少くと
も%低い屈折率を有する。 適当なクラツデイング材料の例としては英国特
許第1037498号記載のもの、例えば弗化ビニル、
弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン、トリフルオロメチルトリ
フルオロビニルエーテル、パーフルオロプロピル
トリフルオロビニルエーテル、及び構造式 (式中XはF、H、又はClから成る群から選ば
れ、nは2〜10の整数、mは1〜6の整数、Yは
CH8又はHである) のアクリル又はメタクリル酸の弗素化エステルの
重合体又は共重合体、及びこれらとアクリル酸又
はメタクリル酸と低級アルコール、例えばメタノ
ール又はエタノールとのエステルとの共重合体が
含まれる。式 但し式中X、Y、m及びnは上記定義の通り、
の化合物とアクリル酸及びメタクリル酸のメチル
及びエチルエステルとの実質的に無定形の共重合
体が好適な重合体である。 米国特許第3849243号記載のスルフオニル基を
含むペンダントな側鎖をもつた弗素化重合体、及
び米国特許第2968649号及び同第3051677号記載の
含弗素エラストマーを用いることができる。他の
ものとしては米国特許第2946763号及び同第
3132123号記載のテトラフルオロエチレンと他の
単量体、例えばヘキサフルオロプロピレン及びパ
ーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル
との共重合体がある。米国特許第2468664号記載
のテトラフルオロエチレンとエチレンとの変性及
び未変性共重合体も使用できる。 結晶性でない、即ち実質的に無定形のクラツデ
イング重合体が好適である。何故なら結晶性重合
体でクラツドしたオプテイカル・フアイバーは無
定形重合体で被覆したものに比べ伝達される光の
減衰が大きいからである。しかし結晶性重合体で
クラツドしたオプテイカル・フアイバーは、特に
短距離のオプテイカルフアイバー又はケーブルが
必要な時に有効である。オプテイカル・フアイバ
ー又はケーブルを高温を受けるような短距離で使
用する場合、心及びクラツデイングは高温で軟化
しない重合体でなければならず、このような場合
に適した多くの重合体は結晶化する傾向がある。
しかし結晶性重合体をクラツデイングとして用い
る場合、最良の結果(即ち伝達光の減衰が最低)
は重合体クラツデイングが重合体を押出した後迅
速に急冷することにより達成される最も高い透明
性をもつような条件下においてオプテイカル・フ
アイバーがつくられた場合に得られる。 フアイバーが同時押出しによるか、又は心を押
出した後クラツデイングの溶液被覆によつてつく
られるかに拘らず、押出オリフイス59の直径
は、所望のフアイバーの直径及び採用されるメル
トドローダウンの量によつて変化する。フアイバ
ーは紡糸ヘツドから出た直後加熱軟化状態にある
間に延伸され、分子配向を誘起させてフアイバー
に靭性を賦与させる。機械延伸比(machine
draw ratio)は同時押出しでつくられた場合に
はオプテイカル・フアイバーの断面積に対する、
また容液被覆法でつくられら場合にはオプテイカ
ル・フアイバーの心の断面に対するダイオリフイ
スの断面積の比である。 オプテイカル・フアイバーの心の直径は比較的
細いものから比較的太いものの間で変化すること
ができる。適当な直径は50〜500μmである。光
源が大きい場合、例えばLED(光放射性ダイオー
ド)からの光の時には、入射光を大部分捕えるこ
とができるために太い心が有利であるが、最小曲
げ半径が大きいという欠点がある。光源が小さい
時、例えばレーザーのような時には比較的細い心
の方が入射光を捕えるのに適しており、また最小
曲げ半径が小さいという利点がある。 クラツデイング材料は心の中に通る光を反射す
るから、クラツデイングの厚さはそれが伝達すべ
き光の波長の少くとも数倍である限りにおいて一
般に臨界的ではない。クラツデイングの厚さの適
当な範囲は約5〜50μm、好ましくは10〜20μm
である。 押出後のライン速度は使用する装置の能力に応
じて広く変えることができる。15〜90m/分(50
〜300フイート/分)のライン速度が典型的であ
るが、これよりも速く又は遅くすることができ
る。35〜60m/分(120〜200ft/分)の範囲の速
度が極めて満足すべき結果を与える。図示されて
いない装置により吹付けられる交叉空気流を用い
押出されたばかりのフアイバーを急冷することが
できる。空気流の速度は3〜15cm/秒(0.1〜0.5
フイート/秒)が適当である。延伸したオプテイ
カル・フアイバーはドラム67に捲取られる。 本発明によりつくられたオプテイカル・フアイ
バーの伝達光減衰性は著しく低い。本発明によれ
ば656nmの光で400dB/Km(デシベル/キロメ
ートル)より小さい減衰度のオプテイカル・フア
イバーは普通につくられ、300dB/Km以下、例
えば274dB/Kmのような減衰度のものも得られ
る。 下記実施例は本発明を例示するもので、限定す
るものではないが、これらの実施例における沸点
の値は未補正値である。 伝達光の減衰度はイー・エー・ジエー・マルカ
テイリ(E.A.J.Marcatili)の「フアクターズ・
アフエクテイング・プラクテイカル・アツテニユ
エーシヨン・アンド・デイスパージヨン・メジヤ
ーメンツ(Factors Affecting Practical
Attenuation and Dispersion Measurements)」、
オプテイカル・フアイバー・トランスミツシヨン
(Optical Fiber Transmission)、テクニカル
ダイジエスト(Technical Digest)、オプテイカ
ル・ソサイアテイ・オヴ・アメリカ(Optical
Society of America)1977年、ペーパーTuElに
記載の方法で測定した。本明細書記載の測定にお
いては光源はタングステン−ハロゲン(白熱光)
投光器であり、これに直流電圧により電力を与
え、電流安定化装置をつけた。使用した波長は、
ピーク波長656.3nm、バンド幅10nm、最小透光
率50%、側波帯の平均透光率104を有する干渉フ
イルター、特にイーリング(Ealing)−IRI干渉
フイルター−26−9357(76−77年カタログ)を用
いて選んだ。フアイバーの入力端は光源の混乱が
最小の円周に位置せしめた。多くの実験によつて
(パワーの常用対数(log 10 power)は流さに対
して1次であり、従つて実際的な目的に対して透
過は定常状態である。 実施例 1 A グリコールジメルカプトアセテート
(GDMA)の精製 200mlの丸底フラスコに100mlのグリコールジ
メルカプトアセテート〔エヴアンス・ケメテイ
ツクス(Evans Chemetics)社、表示純度96.6
%〕を入れる。20cmのヴイグロー蒸溜塔で蒸溜
する。絶対圧0.28〜0.2mmHg、凝縮温度80〜
118℃で20mlの前溜を集め廃棄する。重合実験
に用いる60mlの溜分を絶対圧0.18〜0.12mmH
g、凝縮温度115〜122℃で集める。気液クロマ
トグラフイーで分析した純度99%。 B エチルアクリレート(EA)の精製 エチルアクリレート〔ローム・アンド・ハー
ス(Rohm&Haas)社〕400mlを重力により直
径38mm、深さ10cmの活性度1の塩基性酸化アル
ミニウム〔アルミナ・ウエルム(Alumina
Woelm)B、活性度1、ウエルム・フアルマ
社(Woelm Pharma Gmb H&Co.)D−
3440、エシユヴエーグ(Eschweg)〕の床に通
して流し、重合禁止剤として約0.5gのN、
N′−ジフエニルパラフエニレンジアミン
(DPPD)を含む500mlの丸底フラスコに入れ
る。このフラスコにガラスの螺線をつめた直径
15mm、長さ45cmのカラムと蒸溜ヘツドとを取付
ける。大気圧で蒸溜を行なう。101℃までの釜
温にて約115mlの前溜分を廃棄し、100.5〜
101.5℃の釜温度で200mlの重合級共重合用単量
体を捕集した。気液クロマトグラフの分析の結
果純度は99%以上であつた。 C メチルメタクリレート(MMA)の精製 メチルメタクリレート単量体〔デユ・ポン社
製H112、ヒドロキノン重合禁止剤含有)1650
mlを直径90mm、深さ8cmの塩基性酸化アルミニ
ウムの床を通して重力により0.5gのDPPD重
合禁止剤を含む2の丸底フラスコに入れる。
ガラスの螺線をつめた直径25mm、高さ56cmのカ
ラムを通して高還流比にて単量体を蒸溜する。
大気圧において最高101℃の凝縮温度において
400mlを前溜分として捕集し、廃棄する。蒸溜
物を冷却し、過したアルゴンでおおう。次の
日さらに100mlの前溜を集め廃棄し、550mlの生
成物溜分をアルゴンをつめた滴下斗中におい
て大気圧で凝縮温度101℃で1.67ml/分にて集
める。上記MMAをポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)で被覆した磁気駆動撹拌機(第1
図には示さず)を備えた第1図の受器3中で混
合する。 約260mlのMMAを滴下斗から取付けた2
のアルゴンを流したガラスの混合容器に入れ
る。264mlのエチルアクリレート、264mlのグリ
コールジメルカプトアセテート、及び0.1610g
の2,2′−アゾ−ビス(イソブチロニトリル)
〔ヴアゾ(Vazo) 64〕を血清ストツパーと
PTFEストツプコツクを通しMMAの中に注入
する。次にMMA520mlの残りを混合容器に入
れ、磁気駆動PTFE被覆されたインペフーで他
の成分と混合し、MMA99.75モル%、EA0.25
モル%、GDMA0.17モル%(単量体基準)及
びVazo 64を0.01モル%(単量体基準)の溶
液をつくる。残りの30mlのMMA単量体は有機
及び金属の不純物の分析のためにとつておく。
ガス・クロマトグラフイーによればMMA中に
ビアセチルは検出できなかつた(検出限界
2ppm)。原子吸光スペクトル分析によれば
MMA中にクロム(検出限界10ppb)は検出で
きず、鉄(検出限界20ppb)は30ppb含まれて
いた。 混合物の半分を、孔の大きさ0.2μmの細孔
「ミリポリ(Millipore)」過器及びFEP(テト
ラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体)管を通じてアルゴンの圧力に
より、厳密にきれいにしたクロムメツキのステ
ンレス鋼の管の中に押出す。この管は内径が
28.7mm(1.13インチ)であり、底部はPTFEの
O−リング・ガスケツト付きのステンレス鋼の
ピストンで、上部はPTFEのプラグで密封され
ている。管を充たした後、PTFEプラグを除去
し、直ちにPTFEガスケツト付きピストンと取
換える。単量体混合物の残りの半分を同様にし
て金メツキのピストンで密封された金メツキの
ステンレス鋼の管の中に入れる。密封した金メ
ツキの管を−20℃のフリーザー中に入れる。 D 重合 クロムメツキ管を熱伝達ジヤケツト中に入
れ、内容物を頂部ピストンにより作動する空気
圧シリンダーにより24.3Kg/cm2(345psig)に
加圧する。下記のスケジユールに従つてシリコ
ーン油伝達流体を上記ジヤケツトを通してポン
プで送り込む。
【表】
この時圧力を開放し、系をさらに冷却する。
重合体の棒を重合管から取出し、小さい試料
を分析のために取り、この棒を手で触れずにポ
リエチレンの袋の中に入れ、アルミニウム箔で
包み込む。 金メツキ管の内容を同様にして重合させる。
重合体の性質を第1表に示す。 E 押出し 第2図に記載した押出装置を用い、紡糸温度
を215℃として、ライン速度を36.6m/分(120
フイート/分)とした。オプテイカル・フアイ
バーの心は本実施例のDのところで加工された
重合体の棒からつくつた。これは定速ラム押出
法によつて押出されたものである。従来法のス
クリユー押出機で押出されたクラツデイング重
合体は、20重量%のメチルメタクリレートと80
重量%の式 但し式中pは1〜8であり、約90重量%はp
が2及び3である、 の共重合体であつて、固有粘度(20℃で1,
1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオ
ロエタン中の0.5%(重量/容量)溶液で測定)
が0.50であり、メルトインデツクスが230℃で
6(2.095mmのオリフイスを用い重さ2160gで
ASTM D−2116−66により測定)である共重
合体である。使用したスクリユー押出機のバレ
ルの温度はホツパー近くの227℃からバレルの
放出端の247℃であつた。 金メツキ管中でつくられた予備成形体を同様
に用いてオプテイカル・フアイバーをつくつ
た。 まとめたデータを第1表に示す。
を分析のために取り、この棒を手で触れずにポ
リエチレンの袋の中に入れ、アルミニウム箔で
包み込む。 金メツキ管の内容を同様にして重合させる。
重合体の性質を第1表に示す。 E 押出し 第2図に記載した押出装置を用い、紡糸温度
を215℃として、ライン速度を36.6m/分(120
フイート/分)とした。オプテイカル・フアイ
バーの心は本実施例のDのところで加工された
重合体の棒からつくつた。これは定速ラム押出
法によつて押出されたものである。従来法のス
クリユー押出機で押出されたクラツデイング重
合体は、20重量%のメチルメタクリレートと80
重量%の式 但し式中pは1〜8であり、約90重量%はp
が2及び3である、 の共重合体であつて、固有粘度(20℃で1,
1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオ
ロエタン中の0.5%(重量/容量)溶液で測定)
が0.50であり、メルトインデツクスが230℃で
6(2.095mmのオリフイスを用い重さ2160gで
ASTM D−2116−66により測定)である共重
合体である。使用したスクリユー押出機のバレ
ルの温度はホツパー近くの227℃からバレルの
放出端の247℃であつた。 金メツキ管中でつくられた予備成形体を同様
に用いてオプテイカル・フアイバーをつくつ
た。 まとめたデータを第1表に示す。
【表】
についてのフアイバーの破断数。
実施例 2 クロムメツキ重合管を用いて実施例1を繰返し
たが、次の点が異つていた。EA単量体の濃度は
0.5モル%であつた。重合中実施例2Bにおいては
15.75時間60℃に保ち、実施例2Aにおいては使用
最終温度は120℃であつた。フアイバーの紡糸中、
実施例2Aにおいては紡糸温度は225℃、実施例
2Bで220℃であつた。第2表に特性データを示
す。
実施例 2 クロムメツキ重合管を用いて実施例1を繰返し
たが、次の点が異つていた。EA単量体の濃度は
0.5モル%であつた。重合中実施例2Bにおいては
15.75時間60℃に保ち、実施例2Aにおいては使用
最終温度は120℃であつた。フアイバーの紡糸中、
実施例2Aにおいては紡糸温度は225℃、実施例
2Bで220℃であつた。第2表に特性データを示
す。
【表】
実施例 3
クロムメツキ重合容器を用いて実施例1を繰返
したが、次の点が異つていた。第3表に示す3回
の実験において種々の量のEA共重合用単量体を
用いた。フアイバーの紡糸中紡糸温度は実施例
3A及び3Cにおいて214℃、実施例2Bでは215℃で
ある。第3表に特性データを示す。
したが、次の点が異つていた。第3表に示す3回
の実験において種々の量のEA共重合用単量体を
用いた。フアイバーの紡糸中紡糸温度は実施例
3A及び3Cにおいて214℃、実施例2Bでは215℃で
ある。第3表に特性データを示す。
【表】
【表】
実施例 4
クロムメツキ重合容器を用いて実施例1を繰返
したが次の点が異つている。エチルアクリレート
共単量体の濃度を第4表に示すように変えた。第
4表に示すように種々の連鎖移動剤を用いた。フ
アイバーの紡糸中実施例4A及び4Cは紡糸温度が
215℃、実施例4Bでは214℃であつた。
したが次の点が異つている。エチルアクリレート
共単量体の濃度を第4表に示すように変えた。第
4表に示すように種々の連鎖移動剤を用いた。フ
アイバーの紡糸中実施例4A及び4Cは紡糸温度が
215℃、実施例4Bでは214℃であつた。
【表】
(1) グリコールジメルカプトアセテート
(2) 2,2′−ジメルカプトジエチルエーテル
(3) n−ブチルメルカプタン
実施例5及び比較例A
クロムメツキ圧力容器を用いて実施例1を繰返
したが次の点が異つている。EA共重合用単量体
の量、及び連鎖移動剤の種類と量とを変え、また
重合管のピストンクロージヤーに対する密封用ガ
スケツトを変えた。最も重要なこととして最終温
度を変えその効果を示した。これらの変数と性質
とを第5表に示す。
したが次の点が異つている。EA共重合用単量体
の量、及び連鎖移動剤の種類と量とを変え、また
重合管のピストンクロージヤーに対する密封用ガ
スケツトを変えた。最も重要なこととして最終温
度を変えその効果を示した。これらの変数と性質
とを第5表に示す。
【表】
【表】
参考例Aにおいては最終温度は僅かに105℃で
あり、25%の未重合のMMAが残つた。最終温度
が70℃のように更に低い場合には、残留単量体は
更に多い。実施例5Dのように最終温度が140℃の
時、少量の単量体が再生され、その結果重合体の
中に若干の気泡が生じる。 実施例 6 クロムメツキ重合容器を用いて実施例1を繰返
したが、次の点が異つていた。連続移動剤とピス
トン・シールとを変えた。最も重要なこととし
て、実施例6Bでは紡糸温度を225℃に上げ、その
ため破断数が幾分増えた。このように靭性が低い
ことは軸方向の分子配向度が低いためである。デ
ータを第6表にまとめる。
あり、25%の未重合のMMAが残つた。最終温度
が70℃のように更に低い場合には、残留単量体は
更に多い。実施例5Dのように最終温度が140℃の
時、少量の単量体が再生され、その結果重合体の
中に若干の気泡が生じる。 実施例 6 クロムメツキ重合容器を用いて実施例1を繰返
したが、次の点が異つていた。連続移動剤とピス
トン・シールとを変えた。最も重要なこととし
て、実施例6Bでは紡糸温度を225℃に上げ、その
ため破断数が幾分増えた。このように靭性が低い
ことは軸方向の分子配向度が低いためである。デ
ータを第6表にまとめる。
【表】
【表】
実施例7及び比較例B
クロムメツキ重合容器を用いて実施例1を繰返
したが次の点が異つている。共重合用単量体を用
いなかつた。即ち単量体はすべてメチルメタクリ
レートであつた。両方の場合残留単量体は0.7〜
1.05重量%である。紡糸温度は実施例7で214℃、
対照例Bで216℃であつた。 実施例7において、オプテイカル・フアイバー
の減衰度は656nmで316dB/Km(0.73cm-1×103)
であつた。対照例Bでは重合体の予備成形体を幾
人かの人で取扱い、次いで押出前にできるだけ十
分にきれいにした。このオプテイカル・フアイバ
ーの減衰度は753〜884dB/Km(1.7〜1.9cm-1×
103)であつた。これによつて重合体の有害な汚
染を回避するよう注意しなければならないことが
示される。 実施例8及び対照例C 実施例1をクロムメツキ重合容器を用いて繰返
したが、次の点が異つている。実施例8において
は生成したオプテイカル・フアイバーの減衰度は
656nmで319dB/Kmであつた。 対照例Cにおいては、重合容器への仕込み物中
にビアセチルを故意に導入した。ガスクロマトグ
ラフによる分析によれば仕込み物のビアセチル濃
度は9ppmであつた。得られた重合体からつくら
れたオプテイカル・フアイバーの減衰度は656n
mで424dB/Kmであつた。 実施例 9 クロムメツキ重合容器で実施例1を繰返した
が、MMAの代りに重水素化したメチルメタクリ
レートを用い、唯1個の予備成形体をつくつた。
使用した単量体は99.88%のMMA−d3で略々等
量のメチル−d3アクリレートとメチル−d3アクリ
レート−2,2−d2を0.113%含んでいた。単量
体260mlの中に、他のMMA−d81.5ml中の0.0803
gヴアゾ 64と1.24mlのGDMAの溶液1.37mlを入
れた。これによりGMA濃度は単量体に関し0.16
モル%となつた。加熱スケジユールは次の通りで
ある。
したが次の点が異つている。共重合用単量体を用
いなかつた。即ち単量体はすべてメチルメタクリ
レートであつた。両方の場合残留単量体は0.7〜
1.05重量%である。紡糸温度は実施例7で214℃、
対照例Bで216℃であつた。 実施例7において、オプテイカル・フアイバー
の減衰度は656nmで316dB/Km(0.73cm-1×103)
であつた。対照例Bでは重合体の予備成形体を幾
人かの人で取扱い、次いで押出前にできるだけ十
分にきれいにした。このオプテイカル・フアイバ
ーの減衰度は753〜884dB/Km(1.7〜1.9cm-1×
103)であつた。これによつて重合体の有害な汚
染を回避するよう注意しなければならないことが
示される。 実施例8及び対照例C 実施例1をクロムメツキ重合容器を用いて繰返
したが、次の点が異つている。実施例8において
は生成したオプテイカル・フアイバーの減衰度は
656nmで319dB/Kmであつた。 対照例Cにおいては、重合容器への仕込み物中
にビアセチルを故意に導入した。ガスクロマトグ
ラフによる分析によれば仕込み物のビアセチル濃
度は9ppmであつた。得られた重合体からつくら
れたオプテイカル・フアイバーの減衰度は656n
mで424dB/Kmであつた。 実施例 9 クロムメツキ重合容器で実施例1を繰返した
が、MMAの代りに重水素化したメチルメタクリ
レートを用い、唯1個の予備成形体をつくつた。
使用した単量体は99.88%のMMA−d3で略々等
量のメチル−d3アクリレートとメチル−d3アクリ
レート−2,2−d2を0.113%含んでいた。単量
体260mlの中に、他のMMA−d81.5ml中の0.0803
gヴアゾ 64と1.24mlのGDMAの溶液1.37mlを入
れた。これによりGMA濃度は単量体に関し0.16
モル%となつた。加熱スケジユールは次の通りで
ある。
【表】
得られた重水素化重合体は固有粘度が0.426
dl/g、残留単量体は1.17重量%であつた。この
重合体は60MHzの核磁気共鳴法で測定して重合体
1g中239μgのプロトンを含んでいた。690及び
790nmにおいて光の最大伝達率が得られ、その
波長では光の減衰を225dB/Kmであつた。
dl/g、残留単量体は1.17重量%であつた。この
重合体は60MHzの核磁気共鳴法で測定して重合体
1g中239μgのプロトンを含んでいた。690及び
790nmにおいて光の最大伝達率が得られ、その
波長では光の減衰を225dB/Kmであつた。
第1図はメチルメタクリレートを精製し重合容
器に挿入するのに適した装置の略図である。第2
図は重合体予備成形体からオプテイカル・フアイ
バーをつくるのに適した装置の一部断面図を含む
略図である。 図において、1……蒸留釜、2……カラム、3
……受器、4……混合容器、12……重合容器、
51……ラム押出機、54……押出しオリフイ
ス、57……紡糸ヘツド。
器に挿入するのに適した装置の略図である。第2
図は重合体予備成形体からオプテイカル・フアイ
バーをつくるのに適した装置の一部断面図を含む
略図である。 図において、1……蒸留釜、2……カラム、3
……受器、4……混合容器、12……重合容器、
51……ラム押出機、54……押出しオリフイ
ス、57……紡糸ヘツド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 60〜100モル%のメチルメタクリレート単量
体と、0〜40モル%の、メチルアクリレート、エ
チルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチ
ルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、エチルメタクリレ
ート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリ
レート、およびスチレンから選ばれた少なくとも
1種の単量体と、を含む重合原料を重合してオプ
テイカル・フアイバーの予備成形体を製造するに
際し、 メチルメタクリレート単量体をアルミナで処理
し、その後これを蒸留することによつて精製し、
この精製されたメチルメタクリレート単量体を含
む重合原料を、円筒状重合容器に入れバルク重合
して棒状予備成形体を形成し、かつ前記蒸留から
重合までの工程を閉止系内で行うことを特徴とす
るオプテイカル・フアイバーの予備成形体の製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/842,166 US4161500A (en) | 1977-10-14 | 1977-10-14 | Process for low attenuation methacrylate optical fiber |
| US842166 | 1977-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS615206A JPS615206A (ja) | 1986-01-11 |
| JPH0445802B2 true JPH0445802B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=25286686
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53124721A Expired JPS6018963B2 (ja) | 1977-10-14 | 1978-10-12 | 低減衰全プラスチックオプチカル・ファイバ−の製造方法 |
| JP57180056A Expired JPS6018964B2 (ja) | 1977-10-14 | 1982-10-15 | メチルメタクリレ−ト系重合体の製造法 |
| JP57180057A Pending JPS5878103A (ja) | 1977-10-14 | 1982-10-15 | 低減衰全プラスチツクオプテイカル・フアイバ−の製造法 |
| JP60126383A Granted JPS615206A (ja) | 1977-10-14 | 1985-06-12 | オプテイカル・フアイバーの予備成形体の製造方法 |
Family Applications Before (3)
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