JPH08507876A - 透明で部分的に結晶質である造形物品の光学的減衰を減少させるための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 透明で部分的に結晶質である造形物品を光伝播方向に沿って延伸することによる、透明で部分的に結晶質である造形物品の光学的減衰を減少させるための方法。

Description

【発明の詳細な説明】 透明で部分的に結晶質である造形物品の光学的減衰を減少させるための方法 本発明は、造形物品を光伝播方向（light propagation direction）に沿って 延伸する（drawn）ことによる、透明で（transparent）部分的に結晶質（crysta lline）である造形物品（shapedarticle）の光学的減衰を減少させるための方法 に関する。特定の態様においては、当該造形物品は光導波管である。 例えばポリマーを含む繊維またはシートのような造形物品の機械的性質が延伸 によって改良することができることが知られている。 近年の幾つかの進歩にもかかわらず、透明で部分的に結晶質である造形物品、 特には光導波管の、光学的性質、より特定的には光学的減衰については、依然と して改良の必要がある。 光導波管は中心部（core）と被覆部（cladding）とから成り、その両方が異な る透明材料を含み、中心部の材料は被覆部の材料よりも高い屈折率を常に有して いる。 光導波管のためにこれまで最も普通に使用されてきた材料は、中心部において はメタクリル酸エステルのホモ−及びコポリマーであり、被覆部においてはフッ 素含有アルコールのメタクリル酸エステルのホモ−及びコポリマーあるいはフッ 化ビニリデンと他のフッ素含有モノマーとのコポリマーである（EP-AO-154 339 ，EP-AO-034 05 57，EP-AO-034 05 56，EP-AO-034 05 55，DE-C-24 55 265）。 光導波管の中心部の材料としてのフッ化ビニリデンコポリマーの使用もまた知ら れている（EP-AO-034 05 58）。 本発明の目的は、透明で部分的に結晶質である造形物品、特には光導波管の光 学的性質を改良することができる方法を提供することである。 本発明は、造形物品を光伝播方向に沿って延伸することによる、透明で部分的 に結晶質である造形物品の光学的減衰を減少させるための方法に関する。これに より、延伸方向に対して平行および垂直の両方において、光学的減衰の減少が生 じる。 本発明による方法は、透明で部分的に結晶質である造形物品を４０から２００ ℃の範囲の温度で光伝播方向に沿って延伸することを含む。特には、温度は６０ から１７０℃の範囲内であり、好ましくは８０から１５０℃の範囲内である。 温度範囲を選択する際に、考慮に入れるべき因子は、造形物品を構成する材料 の融点、延伸速度、および延伸ゾーン中の滞留時間である。 本発明による方法では、延伸速度は通常、１０^-4から２０ｍ／分の範囲内、好 ましくは１から１６ｍ／分の範囲内、そして特に好ましくは３から１０ｍ／分の 範囲内である。 時間−温度の重ね合わせの原理のために、より高温でより大きい延伸速度で延 伸することができる可能性がある一方、当業者ならば、より低温でより小さい延 伸速度を選択するかもしれない。延伸速度の選択はさらに、延伸温度における造 形物品の引張り変形性を考慮に入れるべきである。各場合における温度または延 伸速度は、造形物品の材料の関数（function）として、延伸操作中の造形物品の 欠陥の発生またはその物品の破裂の発生を避けることができるように選択される 。 本発明による方法の場合、透明な造形物品が延伸される延伸率（drawing fact or）は、１．５から３０の範囲内である。好ましい態様においては、造形製品は その最初の長さと比較して２から２０の率によって、特には３から１０の範囲内 の率によって延伸される。 本方法においては、造形物品の光学的減衰（optical attenuation）は延伸率 が増加するにつれて指数関数的に減少するので（図１を参照）、光学的減衰は一 定の延伸比（または延伸率）を越えて有意には変化しない。 減少する光学的減衰に関する必要条件は、部分的に結晶質である造形物品が球 晶（spherolithic）構造を有し、その順序（order）および寸法が延伸処理によ って影響を受けないことであり、即ち、延伸処理は最初から存在する球晶の変形 を導かなければならないのである。本発明による方法では、光学的減衰の減少は 、延伸方向に対して平行および垂直の両方で生じるであろう。低角度光散乱及び モデル基礎推論による構造研究により、両場合における物理的原因は完全に相違 することが示される。 透明で部分的に結晶質である造形物品は、オレフィン類及び（部分的に）ハロ ゲン化されたオレフィン類を含む物質の群から生じる少なくとも一つのモノマー から成る各種のホモ−及び／またはコポリマーを含むことができる。好ましくは 、１−オレフィン類、（部分的に）フッ素化された及び（部分的に）塩素化され たオレフィン類を含む物質の群である。特に好ましいモノマーは、テトラフルオ ロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、ペルフルオロプロピルビニルエーテル、 ビニリデンフルオライド、ビニルフルオライド、クロロトリフルオロエチレン、 ビニルクロライド、エチレン、プロピレン、イソブチレン及び酢酸ビニルである 。 好ましい態様においては、造形物品は、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）、 テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）及び エチレン（ＥＴ）を含む群からの２以上のユニットを含む。ＶｄＦ、ＴＦＥ及び ＨＦＰのユニットを含むターポリマーの場合、ＶｄＦの割合は好ましくは２０か ら５２重量％であり、ＴＦＥの割合は好ましくは２５から６５重量％であり、Ｈ ＦＰの割合は好ましくは１５から２５重量％である。そのようなポリマーから製 造された造形物品を用いれば、延伸率１．５の場合に、光学的減衰を最初の値と 比較して９０％まで減少させることが可能であり、延伸率が５の場合には、最初 の値と比較して２０％まで減少させることさえ可能である。 造形物品が、テトラフルオロエチレンのユニットを５０から８０重量％、エチ レンを１０から２５重量％及びヘキサフルオロプロピレンを５から４０重量％含 むコポリマーを含む場合には、光学的減衰は、最初の減衰値と比較して、延伸率 １．５については約８０％まで減少し、延伸率５については約１０％まで減少す る。 さらに好ましい態様においては、延伸するべき造形物品は、テトラフルオロエ チレンのユニットを３０から６０重量％、ビニリデンフルオライドを２０から４ ０重量％、ヘキサフルオロプロピレンを５から２０重量％及びエチレンを５から １５重量％含む。 ビニリデンフルオライドのュニットを６５から１００重量％、テトラフルオロ エチレンを３５から０重量％及びヘキサフルオロプロピレンを２０から０重量％ 含むコポリマーの場合には、約５％の延伸率について、光学的減衰を最初の減衰 値と比較して５％まで減少させることが可能である。 造形物品の材料に依存して、光学的減衰を、最初の値と比較して９５％まで減 少させることが可能である。 延伸は多段階工程にすることもでき、その場合は、試料の温度及び／または延 伸速度は、個々の延伸段階で異なることとすることができる。このようにして、 光学的減衰を最小値まで減少させることが可能である。 好ましい態様においては、透明で部分的に結晶質である造形物品は、光伝播方 向に沿って延伸される、被覆部を有するか有しない光導波管（optical waveguid e）である。 光導波管は、平な（planar）光導波管として存在してもよいし、ファイバー（ fiber）として存在してもよい。特には、部分的に結晶質でありかつ透明な造形 物品は、光導波管の被覆部であり、その中心部は、被覆部の屈折率より高い屈折 率を有する透明物質を含む。 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。実施例： ５２重量％のビニリデンフルオライド、３６．５重量％のテトラフルオロエチ レン及び１１．５重量％のヘキサフルオロプロピレンを含むターコポリマーを溶 融物から結晶化し、室温まで冷却した。 厚さ４ｍｍ及び幅５ｍｍを有する試料を調製した。これらを、Instron（登録 商標）引張り試験器（インストロン社から）中に、クランピング長３０ｍｍでク ランプ（clamped）し、延伸速度１．７×１０^-2ｍｍ／ｓで延伸した。測定は異 なる３つの温度で行った。 連続的に増加する延伸率による延伸の前および後に、試料を通過した光の光学 的減衰を測定した（波長６３２ｎｍにおける透過測定、次いで、光学的減衰（ｄ Ｂ／ｍ）への変換）。表１、２及び３における光学的減衰に関する値の相対誤差 は８％である。 ４０、６０及び８０℃で測定した、延伸率の関数としての光学的減衰に関する 実験値は、図１にプロットされている。 他に指示がない限り、全てのデータは、延伸方向に平行である光学的減衰に関 する。 実施例１８から２２： 各種組成のコポリマーを異なる延伸温度で延伸し（Ｔ_d＝延伸温度）、それら の減衰を延伸率の関数として測定した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 アイヒホルン，カルステン ドイツ連邦共和国デー―67585 ドルン― デュルクハイム，バーンホフシュトラーセ 34 (72)発明者 シン，クリスティアン ドイツ連邦共和国デー―50969 ケルン, ブレムスシュトラーセ ２／409

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明で部分的に結晶質である造形物品を光伝播方向に沿って延伸することを 含む、透明で部分的に結晶質である造形物品の光学的減衰を減少させるための方 法。 ２．透明で部分的に結晶質である造形物品が光導波管である、請求の範囲第１項 に記載の方法。 ３．光導波管が、平な光導波管として又はファイバーとして存在してもよい、請 求の範囲第２項に記載の方法。 ４．部分的に結晶質で透明である造形物品が光導波管の被覆部であり、その光導 波管の中心部が透明材料を含み、その透明材料の屈折率が被覆部材料の屈折率よ り高い、請求の範囲第２項に記載の方法。 ５．延伸が４０から２００℃の温度範囲で行われる、請求の範囲第１項から第４ 項の少なくとも１に記載の方法。 ６．延伸速度が１０^-4から２０ｍ／分の範囲内である、請求の範囲第１項から第 ５項の少なくとも１に記載の方法。 ７．造形物品がその最初の長さと比較して１．５から３０の範囲内の率で延伸さ れる、請求の範囲第１項から第６項の少なくとも１に記載の方法。 ８．部分的に結晶質である造形物品が、球晶構造を有し、その順序および寸法が 延伸処理によって影響を受けないものである、請求の範囲第１項から第７項の少 なくとも１に記載の方法。 ９．透明で部分的に結晶質である造形物品が、オレフィン類及び（部分的に）ハ ロゲン化したオレフィン類を含む物質の群、好ましくは、１−オレフィン類、（ 部分的に）フッ素化した及び（部分的に）塩素化したオレフィン類を含む物質の 群から生じる少なくとも１のモノマーから成るホモー及び／またはコポリマーを 含む、請求の範囲第１項から第７項の少なくとも１に記載の方法。 10．造形物品が、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフ ルオロプロピレン及びエチレンを含む群からの２以上のユニットを含む、請求の 範囲第１項から第９項の少なくとも１に記載の方法。 11．造形物品が、２０から５２重量％のビニリデンフルオライドのユニット、２ ５から６５重量％のテトラフルオロエチレン、及び１５から２５重量％のヘキサ フルオロプロピレンを含むコポリマーを含む、請求の範囲第１０項に記載の方法 。 12．造形物品が、５０から８０重量％のテトラフルオロエチレンのユニット、１ ０から２５重量％のエチレン、及び５から４０重量％のヘキサフルオロプロピレ ンを含むコポリマーを含む、請求の範囲第１０項に記載の方法。 13．造形物品が、３０から６０重量％のテトラフルオロエチレンのユニット、２ ０から４０重量％のビニリデンフルオライド、５から２０重量％のヘキサフルオ ロプロピレン、及び５から１５重量％のエチレンを含むコポリマーを含む、請求 の範囲第１０項に記載の方法。 14．造形物品が、６５から１００重量％のビニリデンフルオライドのユニット、 ３５から０重量％のテトラフルオロエチレン、及び２０から０重量％のヘキサフ ルオロプロピレンを含むコポリマーを含む、請求の範囲第１０項に記載の方法。 15．延伸が多段階工程で行われ、試料の温度及び／または延伸速度が個々の延伸 工程で相違していてもよい、請求の範囲第１項から第１４項の少なくとも１に記 載の方法。 16．請求の範囲第１項から第１５項の少なくとも１に記載の方法により製造され た造形物品。