JPS63216005A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ、光ファイバ等として有用な屈折率分
布型の合成樹脂光伝送体を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

屈折率分布型光伝送体は周知のように、光軸と直行する
方向に中心から周辺に向けて屈折率が次第に変化する分
布を持つ透明体から成り、ロッド状、ファイバ状のレン
ズ及びレンズ群として複写機、ファックス、プリンター
、ディスク等の読み取り用レンズに、又は光伝送用ファ
イバとして広く使用されている。

上記の屈折率分布型光伝送体（以下単に光伝送体と記す
）は（１）式で示される屈折率分布を有する。

ここでｎ□は中心軸上の屈折率、ｎ（ｒ）は中心軸から
／／ｒの距離にある屈折率、Ａは定数である。

そしてＡが正の場合上記伝送体は凸レンズ作用を有し、
Ａが負の場合は凹レンズ作用を有する。

かかる伝送体を合成樹脂でつくる方法として例えば、 特公昭ｊ２−よ♂５７号公報（以下特許出願／とする）
、特開昭ｊ／−／６３り係号公報（以下特許出願λとす
る）、特公昭ｊ＆−３７２！／号公報（以下特許出願３
とする）及び特開昭！７−／♂２７０２号公報（以下、
特許出願グとする）には、架橋性単量体Ｈａを一部重合
させて得られる網状重合体の透明ゲル物体に、この網状
重合体の屈折率とは異なる屈折率を有する重合体を生成
する単量体Ｍｂを、上記ゲル物体表面から液体、気体あ
るいは霧滴状態で拡散させた後又は拡散と同時重合させ
る方法が述べられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した特許出願／　、２　、ｊ　、４ｔのいずれの方
法でも屈折率分布が（１）式に従う伝送体を製造するこ
とができるが、第一段階として寒天状の透明ゲル物体を
製造しなければならないので、形状が変化しやすいとい
う欠点、及び取扱が難しいと言う欠点を有しており、こ
のため安定した品質のものを量産することが用件である
という問題があった。

〔間庁（点を解決するための手段〕

上記従来の間匙（点を解決するために本発明においては
、単量体Ｍｂを拡散せしめる母材Ｐａ２を、アニオン重
合により二官能性単量体Ｍａの一方の官能基だけを選択
的に重合せしめた、はぼ完全な線形重合体Ｐａｌから製
造する。

本発明で使用する単量体Ｍａは、アニオン重合により一
方の官能基だけが選択的に重合するような二官能性単量
体である。例えば、一方の基は電子受容性置換基を持つ
二重結合、他方の基はｔ子供与性置換基を持つ二重結合
という組合せからなる二官能性単量体である。

また、最終的に三次元架橋し網状重合体となった時に透
明であり機械的特性、耐候性、研磨性が良好なものが好
ましい。

尚、前記単量体Ｍａは単一の単量体であっても複数種の
単ｆｆｉ体混合物であっても良い。

好適な例としては、アニオン重合を起こさないアリル基
、β−メタグリル基と、アクリル酸、メタクリルＥ５？
エステルなどアニオン重合し得ルビニル基を共有してい
るものが挙げられる。

具体的には、メタクリル酸アリル、メタクリル酸β−メ
タリル等が好ましいが、これに限定されるわけではない
。

また、本発明で使用する単量体Ｍｂとしては、それが重
合したときに上記屈折率Ｎａよりも大きいか又は小さい
屈折率Ｎｂを有する透明重合体Ｐｂを生成するものが選
ばれる。単量体Ｍｂは単一の単量体であっても複数種の
単σ体混合物であっても良い。

また重合体ｐｂは網状重合体及び線形重合体の何れであ
っても良い。屈折率Ｎｂが屈折率Ｎａよりも小さい場合
は、得られる光伝送体の断Ｕａ内での屈折率が中心で最
大で外側に向けて漸減する分布となり、入射光に対して
凸レンズ作用を示す。

また屈折率Ｎｂが屈折率Ｎａよりも大きい場合は、得ら
れる光伝送体の断面内での屈折率が中心で最小で外側に
向けて次第に増大する分布となり、入射光に対して凹レ
ンズ作用を示す。

この様な単量体Ｍｂの例としてはスチレン、メタクリル
酸エステル、アクリル酸エステル、酢酸ビニル、塩化ビ
ニル、アクリロニトリル、ブタジェン及びこれらの混合
物等が拳げられる。

メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの単量体Ｍ
ｂの具体例としては ＣＨ２−０−ＣＯｏＹ　　　　　　　　　　　　（Ａｌ
で表される化合物又はその混合物 ただし、式中Ｘは水素原子、フッ素原子、又はメチル基
、Ｙはフェニル基、メチルフェニル基、ビニル基、ｉ−
プロピル基、ｉ−ブチル基、Ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル
基、 （ＣＨ２）Ｘ　　（ｘ−Ｏ−２）　、　−（（３Ｈ２）
ｙ　−（ｙ−０−，２）　。

（ＣＨ２（ｌ）（ｇｏ）ｚ　　ＣＨ３（ｚ＝／〜Ｊ　）
　、（ＯＦ２）１　Ｆ（ｌ−／〜乙）　、　　ＣｉＨｇ
（ＯＦ２）、ＩＨ（ｊ−／〜ざ）。

−ＣＨ２ＣＨ２０ＣＨ２（３Ｆ３（ＣＨ２ＣＨ２０ｈｃ
ＣＦ２０Ｆ２Ｈ（ｋ−ハ４） −（ＣＨ２ＣＨ２０ＣＨ２（ＣＦ２）ＩＦ　（１＝／〜
６）−Ｉ’ＣＨ２（ＣＦ２）ｍｏ（ＣＦｚ）ｎＦ（ｍ−
／〜２　、　ｎ−／〜４ｔ）がら成る群より選ばれた基
を表す。

本発明においては単量体Ｍｂを液体状態、気体状態、霧
滴状態のいずれの状態においても前記母材Ｐａ２に拡散
せしめることができるが°、気体状態の単だ体Ｍｂを拡
散せしめるときは特に蒸気圧の高いものが好適である。

〔発明の作用効果〕

本発明によれば、前述の母材Ｐａ２は一方の官能基は重
合せずに母材中に存在するが、他方の官能基はほぼ完全
に重合しており、従来製法における一部瓜合した透明ゲ
ル母材と比（６／すると硬く、変形しに＜＜、自己保形
性もしっかりしており贋造段階において非常に取扱易い
。

従って、■産性に優れた合成樹脂光伝送体の製造方法で
ある。

更に、母材は、母材表面から拡散してくる単量体Ｍｂが
母材中に残存している他方の官能基とラジカル重合によ
り共重合し、最終的には三次元化した網状重合体となる
ので機械的特性、耐光性、研磨性に優れた合成樹脂光伝
送体が製造される。

〔発明の実施例〕

まず、前記単母体Ｈａ溶液中にラジカル重合が発生しが
たい低温度にて、アニオン重合開始剤を添加しアニオン
重合を開始させる。所定の時間経過後、小ｆ）のメタノ
ールを加えて重合を停止させた後、室温下でラジカル重
合禁止剤を含む多りのメタノール中に注加すると、一方
の官能基だけが重合した前記線形重合体Ｐａｌが析出す
るので、この沈殿物を取り出し減圧乾燥させる。

以上により得られた線形重合体Ｐａｌを加熱または溶剤
に溶解し流動状態にした後、型に注文して、または通常
の押出成型、湿式紡糸等により、前記母！ｐａ２を得る
。

上記の如く成型されたＰａ２を液体状の前記単量０−′
λｆｂ中に、または気体状、霧滴状の単量体Ｍｂを含に
共重合させる。その後更に、十分な熱処理を加えると完
全に三次元化した網状重合体になり機械的特性、耐候性
、研磨性に優れた、表面から内部に向かって連続的に屈
折率が変化する合成樹脂光伝送体が得られる。

以下具体的実施例について説明する。

実施例／ 単量体Ｍａとしてメタクリル酸アリル（以下ＡＭＡと略
す）を選択し、／、、ｆｍＯ６／ｌのＡＭＡトルエン溶
液を作成する。これをドライアイスエタノール等を用い
て一７弘°Ｃに保持し、アニオン重合開始剤としてｎ−
ブチルリチウムなＡＭＡに対して２．０ｍ０１！％添加
して重合を開始させた。その２時間後、小量のメタノー
ルを加えて停止させた後、これを室温下テハイ）−ｏキ
ノンを含有した多量のメタノール中に注加するとＡＭＡ
のビニル基だけが重合した線形重合体ＰＡＭＡが析出し
た。この沈殿物を取り出し減圧乾燥させた。

この線形ＰＡＭＡのＨ−ＮＭＲスペクトルを観察したと
ころ、アリル基は殆ど残存していることが判明した。

次に、上記線形ＰＡＭＡをアセトンに溶解させ（３〜１
０ｗｔ％）、所定の容器に流し込み、そのまま室温に放
置させてアセトンを蒸発させた。更ニ、この上に溶液を
流し込み蒸発させるという操作を繰り返すことにより、
厚みのある透明膜を製造した。この透明膜はアセトン可
溶であり、線形重合体に保たれていることが示唆されて
いる。

このようにして得られた上記透明母材Ｐａ２をラジカル
１［＜合間始剤として過酸化ベンゾイル（以下ＢＰＯと
略す）を、２％含有したへへ３トリフルオロエチルメタ
クリレート（以下ＪＦＭＡと略す）に室温下２分浸して
拡散させた後、これを取り出してガラス板の間に保持し
た後、ｔｏ”ｃで２μ時間熱処理した。

この重合が完結したＰＡＭＡはアセトンに不溶であり、
三次元架橋していることが分がる。

この硬化膜を薄くスライスして干渉顕微鏡を用いて屈折
率分布を測定した結果、約Ｑ、７ｍｍの深さとが判明し
た。その結果を第１図に示す。

実施例２ 単２体ＭａとしてＡＭＡを選択し、実施例１と同様にア
ニオン重合を符ない、線形ＰＡＭＡを製造した。

この線形ＰＡＭＡを／！θ〜２００″Ｃの湿度で、３０
分間加熱し流動状態にさせた後、内径２關のテフロン製
チューブ中に注入し、室温放置して冷却固化させること
により外径２１ｎ１ｎの棒状母材を得た。このようにし
て得られた上記母材を、ラジカル正合開始剤としてＢＰ
Ｏを２％含有したＪＦＭＡ中に弘グＣでｊ分間浸して拡
散及び共重合させた後、更にｔｏ”ｃで１０時間、ｔｏ
’ｃで２弘時間熱処理すると、（１）式の分布に近い屈
折率分布を有する外径λ、／闘の合成樹脂光伝送体が得
られた。得られた合成樹脂光伝送体の屈折率分布を第２
図に示す。

また、重合が完結したＰＡＭＡはア七トンに不溶であり
、三次元架橋していることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法で得られる光伝送体の断
面内での屈折率分布の例を示す図である。 第１図 ０　　　　　　　０．５　　　　　　　１．０　　　　
　　　　　＋、５厚さくｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 最終的に屈折率Ｎａの透明網状重合体Ｐａを生成する二
   官能性単量体Ｍａをアニオン重合により重合せしめ、一
   方の官能基だけが選択的に重合したほぼ完全な線形重合
   体Ｐａ１を製造する工程と、前記線形重合体Ｐａ１を加
   熱または溶剤に溶解させて棒状、繊維状に成型して母材
   Ｐａ２を得る工程と、 成型された母材Ｐａ２を、屈折率Ｎａとは異なる屈折率
   Ｎｂを有する重合体Ｐｂを生成する液体状単量体Ｍｂ中
   に、又は気体状、霧滴状の単量体Ｍｂを含有する雰囲気
   中に保持した後、または保持しながら加熱し、単量体Ｍ
   ｂを母材Ｐａ２の表面からその内部に拡散させると共に
   、母材Ｐａ２中に残存しているもう一方の官能基とラジ
   カル重合により完全に共重合させる工程、 とを備えた表面から内部に向かって連続的に屈折率が変
   化する合成樹脂光伝送体の製造方法。