JPH10260322A

JPH10260322A - 屈折率分布型プラスチック光ファイバの製造方法および製造装置

Info

Publication number: JPH10260322A
Application number: JP9063138A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakamura; 哲也中村
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-29
Also published as: US5938986A; CN1197002A; EP0866348A3; EP0866348A2

Abstract

(57)【要約】【課題】操業性に優れ、生産量の増大に伴う設備の大
型化を抑制でき、プラスチック光ファイバに所定の屈折
率分布を容易に付与でき、任意の長さを有する安定した
品質の屈折率分布型プラスチック光ファイバを安定して
連続的に製造することができる屈折率分布型プラスチッ
ク光ファイバの製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】ベースとなる重合体に、この重合体より
も高屈折率の非重合性化合物を配合してなるファイバ材
料をファイバ作製装置１で紡糸し、ファイバ５を連続的
に作製し、そのファイバ５を、槽内のモノマー１７の粘
度が低い順に拡散槽Ｔ１ないしＴｎに順次浸漬させ、フ
ァイバ５内で非重合性化合物とモノマー１７を相互に拡
散させ屈折率分布を形成する。その後、ファイバ５は、
乾燥・加熱装置１５にてファイバ５内に拡散したモノマ
ー１７が重合固化され、延伸装置１９、クラッド形成装
置２１を経て巻取機２５に巻き取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率分布型プラ
スチック光ファイバの製造方法および製造装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】屈折率分布型［ＧＩ（graded index）
型］プラスチック光ファイバの製造方法としては、特開
平５−５０７６１０号公報および特開平７−２７９２８
号公報に開示されたものがある。

【０００３】特開平５−５０７６１０号公報の方法で
は、クラッドとなる円筒管の中空部に、モノマーおよび
高屈折率を有する物質との混合液を充填し、加熱あるい
はエネルギー線の照射によって特定の部位から優先的に
重合反応を生起進行させ、高屈折率を有する物質の濃度
勾配を形成させて母材を形成し、この母材を加熱溶融さ
せて延伸することにより、コア部の屈折率が半径方向に
沿って連続的に変化したプラスチック光ファイバを形成
している。

【０００４】特開平７−２７９２８号公報の方法では、
ファイバ材料の重合体を加熱溶融し紡糸してファイバを
形成し、形成したファイバを、ファイバを構成する重合
体よりも低屈折率の非重合性の化合物を含む溶液中に浸
漬させ、その非重合性化合物をファイバ内に染み込ませ
て拡散させることにより、屈折率分布を有するプラスチ
ック光ファイバを形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−５０７６１０号公報の方法では、母材からの加熱溶
融延伸でファイバを形成するようになっているため、１
個の母材により製造可能なファイバの長さには上限があ
り、ファイバの長さが母材の大きさによって制限される
という問題がある。

【０００６】製造しようとするファイバを長くするに
は、母材の直径を大きくするか、あるいは母材を長くす
るしかないが、母材を太くすると、次工程の線引きにお
いいて加熱溶融が困難になり、母材を長くすると、長さ
方向に関して均一な屈折率分布を形成したり、長さ方向
に関して伝送損失が一定になるようにするための母材作
製時の反応の制御、および重合の制御条件が厳しくな
る。例えば、１０００ｍ以上の長さを有する直径１ｍｍ
のプラスチック光ファイバを製造しようとした場合、母
材の長さが１ｍの場合、母材の直径は３０ｍ以上にな
る。

【０００７】さらに、この方法は母材を形成した後にそ
の母材を線引きして光ファイバを製造するというバッチ
方式であるので、操業性が悪く、生産量の増大に伴い設
備を大幅に大型化する必要があるなどの問題がある。

【０００８】特開平７−２７９２８号公報の方法では、
連続してファイバを製造するようになっているため、任
意の長さのファイバを製造可能であるが、ファイバを形
成した後で、非重合性化合物をファイバの表面から内部
に向かって拡散させるようにしているので、分子サイズ
の大きな低屈折率化合物がファイバ内に拡散しにくく、
屈折率分布の形成が困難である。

【０００９】また、分子サイズの大きな低屈折率化合物
をファイバ内に拡散させるには、ファイバおよび低屈折
率化合物を高温に加熱しなければならないが、ファイバ
を高温に加熱すると、加熱によりファイバの溶断が生
じ、安定して光ファイバを製造することができないとい
う問題がある。

【００１０】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、操業
性に優れ、生産量の増大に伴う設備の大型化を抑制で
き、プラスチック光ファイバに所定の屈折率分布を容易
に付与でき、任意の長さを有する安定した品質の屈折率
分布型プラスチック光ファイバを安定して連続的に製造
することができる屈折率分布型プラスチック光ファイバ
の製造方法および製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段は、ベースとなる重合体と、この重合体に
配合され、この重合体よりも高屈折率の非重合性化合物
とを含むファイバ材料を加熱溶融させて紡糸し、ファイ
バを連続的に形成し、前記ファイバ内に拡散可能な化合
物を含み、互いに粘度が異なる溶液で満たされた複数の
拡散槽の前記溶液内に、連続的に形成した前記ファイバ
を、前記溶液の粘度が低い前記拡散槽から順に順次浸漬
させ、ファイバを前記各溶液で膨潤させ、ファイバ内に
拡散した前記各溶液中の化合物と前記非重合性化合物と
をファイバ内で相互に拡散させることにより、中心から
外方に向けて屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有
するプラスチック光ファイバを製造することを特徴とす
る。

【００１２】また、ベースとなる重合体と、この重合体
に配合され、この重合体よりも高屈折率の非重合性化合
物とを含むファイバ材料を加熱溶融させて紡糸し、ファ
イバを連続的に形成するファイバ形成手段と、前記ファ
イバ内に拡散可能な化合物を含み、互いに粘度が異なる
溶液で満たされた複数の拡散槽、および前記ファイバ形
成手段から送られてきた前記ファイバを前記溶液の粘度
が低い前記拡散槽から順にその拡散槽内の溶液に順次浸
漬させる搬送手段を有する屈折率分布形成手段とを備
え、前記屈折率分布形成手段が、前記搬送手段により前
記ファイバを、前記溶液の粘度が低い前記拡散槽から順
にその拡散槽内の溶液に順次浸漬させて前記各溶液で膨
潤させ、ファイバ内に拡散した前記各溶液中の化合物と
前記非重合性化合物とをファイバ内で相互に拡散させる
ことにより、ファイバに中心から外方に向けて屈折率が
連続的に減少する屈折率分布を形成することを特徴とす
る。

【００１３】本発明において、前記ベースとなる重合体
は、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカー
ボネイト等の非結晶高分子であり、使用する光源波長に
おいて散乱や吸収による伝送損失が小さいものであるこ
とが好ましい。そのような重合体を与えるモノマーとし
て、以下のようなメタクリル酸エステル、スチレン系化
合物、フッ素化アクリル酸エステル、フッ素化メタクリ
ル酸エステル等を例示することができる：（ａ）メタクリル酸エステルあるいはアクリル酸エステ
ルメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸イソプロピル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル
酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シク
ロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等；（ｂ）スチレン系化合物スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロ
モスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン等；（ｃ）フッ素化アクリル酸エステル 2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート等；（ｄ）フッ素化メタクリル酸エステル 1,1,2-トリフルオロエチルメタクリレート等。

【００１４】また、上記モノマーのいずれか１種類から
作製した重合体をファイバ材料として使用してもよく、
複数種類のモノマーから作製した共重合体をファイバ材
料として使用してもよい。

【００１５】前記ファイバに配合する高屈折率の非重合
性化合物は、ファイバを構成する重合体よりも屈折率が
０．０２以上高く、ファイバ基材の重合体およびその重
合体を形成するモノマーとの相溶性がよく、沸点が高い
（２００℃以上）ことが条件である。

【００１６】非重合性化合物としては、酢酸ヘキシル、
安息香酸ベンジル、フタル酸ビス（２−メチルヘキシ
ル）、セバシン酸エステル（セバシン酸ジブチル等）、
アジピン酸エステル（アジピン酸ジヘキシル等）、フタ
ル酸ジメチル、ジフェニルスルフィド等が用いられる。
また、好ましくは、ベースとなる重合体の屈折率に応じ
て、１種類または２種類以上を組み合わせて配合するの
がよい。

【００１７】前記各拡散槽に用いる溶液は、分子サイズ
が小さくまたは低分子量で、ファイバに用いられた重合
体に拡散可能な化合物であればいずれでもよく、好まし
くは重合性化合物（モノマー）、さらに好ましくはファ
イバに用いられた重合体のモノマーがよい。

【００１８】前記各拡散槽に用いる溶液の粘度の調節
は、その溶液がモノマーである場合、モノマーに溶解さ
せる重合体の割合を変化させることによって行うのがよ
い。

【００１９】前記各拡散槽に用いるモノマー溶液に溶解
させる粘度調節用の重合体の例としては、モノマーにメ
タクリル酸メチル（ＭＭＡ）を用いた場合、ポリメタク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のポリメタクリル酸エステ
ル、ポリアクリル酸エチル等のポリアクリル酸エステ
ル、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル、その他、
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、およびポリス
チレンなどが挙げられる。

【００２０】また、モノマー溶液の粘度が高くなるとモ
ノマーが重合するので、モノマーに０．００１％の重合
禁止剤、ヒドロキノン等を配合しておくのがよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態の屈折
率分布型プラスチック光ファイバの製造方法のフローチ
ャートであり、図２はこの製造方法に使用される製造装
置の構成を示す図である。

【００２２】まずファイバ材料作製工程（ステップＳ
１）で、ファイバ材料が作製される。このファイバ材料
の作製は、１種類のモノマーまたは複数種類のモノマー
が混合された混合モノマーと、そのモノマーの重合体よ
りも高屈折率の非重合性化合物とを混合して、攪拌しつ
つ加熱し、重合固化させたものを粉砕し、ペレット化す
ることにより行われる。重合反応は、平均分子量が１０
万から２０万の間、好ましくは１３万から１５万位にな
るように設定される。

【００２３】ペレット化されたファイバ材料は、ファイ
バ作製装置１（ファイバ形成手段）に供給される。ファ
イバ作製装置１は、図３に示されるような構成であり、
ホッパー１ａから供給されたペレット状のファイバ材料
が、ヒータ１ｂにより加熱溶融され、スクリュウ１ｃに
より混練されつつダイスポイント１ｄからファイバ状に
紡糸され、後にプラスチック光ファイバ３のコアとなる
ファイバ５が連続的に作製される（ステップＳ２）。

【００２４】ファイバ作製装置１により作製されたファ
イバ５は、ターンローラ７を経てファイバ５に屈折率分
布を形成する屈折率分布形成装置９（屈折率分布形成手
段）に順次送られる。この屈折率分布形成装置９は、複
数の拡散槽Ｔ１ないしＴｎ（ｎは２以上の自然数）と、
各拡散槽Ｔ１ないしＴｎ毎に設けられた搬送手段として
の供給ローラ１１および引上ローラ１３と、乾燥・加熱
装置１５とを備えている。

【００２５】各拡散槽Ｔ１ないしＴｎは、互いに粘度の
異なるモノマー１７で満たされており、第１の拡散槽Ｔ
１から第ｎの拡散槽Ｔｎにかけて順にモノマー１７の粘
度が高くなるようになっている。各モノマー１７の粘度
の調節は、モノマー１７に配合する重合体の割合を調節
することによって行われ、配合する重合体の割合を増加
させるにつれて、モノマー１７の粘度が高くなるように
なっている。

【００２６】各拡散槽Ｔ１ないしＴｎの供給ローラ１１
および引上ローラ１３は、搬送経路から送られてきたフ
ァイバ５を順次各拡散槽Ｔ１ないしＴｎのモノマー１７
内に供給し、各モノマー１７内に通過させるためのもの
である。各拡散槽Ｔ１ないしＴｎにおいて、供給ローラ
１１と引上ローラ１３との搬送速度は、一定に制御され
ており、各供給ローラ１１がモノマー１７内に連続的に
供給したファイバ５を、各引上ローラ１３が順次引上げ
るようになっている。

【００２７】ファイバ作製装置１から送られてきたファ
イバ５は、各拡散槽Ｔ１ないしＴｎの供給ローラ１１お
よび引上ローラ１３により搬送されて、第１の拡散槽Ｔ
１から第ｎの拡散槽Ｔｎに順に浸漬される（ステップＳ
３）。

【００２８】重合体から構成されるファイバ５は、モノ
マーに溶解し易く、モノマーの粘度が低いほど溶解し易
いとう性質を有している。そこで、本実施形態では、前
記のように互いに粘度の異なるモノマー１７で満たされ
た複数の拡散槽Ｔ１ないしＴｎを用意し、ファイバ５を
粘度が低いモノマー１７から順に粘度の高いモノマー１
７に浸漬させてゆくことによって、ファイバ５を構成す
る重合体のモノマー１７への溶出を抑制しつつ、予めフ
ァイバ重合体に配合されている高屈折率の非重合性化合
物とファイバ５表面からファイバ５内に拡散したモノマ
ー１７とをファイバ５内で相互に拡散させるようになっ
ている。

【００２９】ファイバ５を浸漬させるモノマー１７の粘
度が高くなるにつれて、ファイバ５を構成する重合体が
モノマー１７に溶解しにくくなるとともに、ファイバ５
内で非重合性化合物の拡散が進行し、ファイバ５内で非
重合性化合物の濃度分布が生じ、中心からの距離の２乗
に比例して屈折率が減少するような屈折率分布がファイ
バ５に付与される。

【００３０】最後の拡散槽Ｔｎから引上ローラ１３によ
って引上げられたファイバ５は、乾燥・加熱装置１５に
導かれ、乾燥・加熱装置１５にて乾燥および加熱され、
ファイバ５内部に拡散したモノマー１７およびファイバ
５表面のモノマー１７が重合固化される（ステップＳ
４）。乾燥・加熱装置１５は、例えば円筒形のヒータを
備えて構成されており、ファイバ５をヒータの中空部内
を通過させるとともに、その中空部内に温風を送風する
ことによってファイバ５の乾燥および加熱を行うように
なっている。

【００３１】乾燥・加熱装置１５を通過したファイバ５
は、延伸装置１９に順次送られ、この延伸装置１９より
加熱延伸され、これによって浸漬後の無配向のファイバ
５に適度な配向度が与えられ、力学的な強度が付与され
る（ステップＳ５）。

【００３２】加熱延伸されたファイバ５は、クラッド形
成装置２１に順次送られてクラッド層が形成される（ス
テップＳ６）。このクラッド層の形成は、連続的に送ら
れてくるファイバ５の外周に、クラッド層の材料となる
樹脂を押出被覆成形することによって行われる。クラッ
ド層の形成には、コアとなるファイバ５を構成するファ
イバ材料よりも低屈折率の透明樹脂が用いられる。

【００３３】このように、拡散槽Ｔ１ないしＴｎ、乾燥
・加熱装置１５、延伸装置１９およびクラッド形成装置
２１を連続的に通過したファイバ５は、プラスチック光
ファイバ３となりターンローラ２３を経て巻取機２５に
連続的に巻き取られる（ステップＳ７）。

【００３４】一旦巻取機２５に巻き取られたプラスチッ
ク光ファイバ３は、その後、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル等が被覆され、光ファイバコードとなる。

【００３５】以上のように本実施形態によれば、バッチ
方式でなく、プラスチック光ファイバの製造を連続的に
行う方式であるので、操業性に優れ、生産量の増大に伴
う設備の大型化を抑制でき、任意の長さの屈折率分布型
プラスチック光ファイバを製造することができる。

【００３６】また、高屈折率を有する非重合性化合物を
ファイバ５のベースとなる重合体に予め配合することに
より、重合体のガラス転移温度が低下し、重合体のモノ
マー１７への溶解性が向上し、モノマー１７に浸漬させ
た際にモノマー１７およびファイバ５を高温に加熱しな
くともファイバ５がモノマー１７により容易に膨潤し、
ファイバ５内での非重合性化合物の拡散が容易にかつ迅
速に生じるようになり、屈折率分布の形成を容易に行う
ことができるとともに、特開平７−２７９２８号公報の
ような高温加熱によるファイバ５の溶断を防止すること
ができ、プラスチック光ファイバ３を安定して製造する
ことができる。

【００３７】さらに、各拡散槽Ｔ１ないしＴｎに用いる
モノマー１７は分子サイズが小さく、ファイバ５内に容
易に拡散させることができ、屈折率分布を容易に形成す
ることができる。

【００３８】また、モノマー１７の粘度が低い拡散槽Ｔ
１ないしＴｎから順にファイバ５を浸漬させることによ
り、ファイバ５内での非重合性化合物の拡散を、ファイ
バ５を構成する重合体の溶出を抑制しつつ、部分的なば
らつきを生じることなく一様に進行させることができ
る。これによって、形成する屈折率分布に乱れが生じる
のを防止することができ、安定した品質の屈折率分布型
プラスチック光ファイバ３を製造することができる。

【００３９】さらに、ファイバ５形成用のファイバ材料
は、一旦ペレット化された後、加熱溶融されて混練され
紡糸されるので、仮にペレット化までの段階でファイバ
材料に不均質な部分があっても、ファイバ作製装置１内
での混練により完全に均質な状態とすることができ、均
質なプラスチック光ファイバ３を製造することができ
る。

【００４０】また、プラスチック光ファイバ３にはクラ
ッド層が形成されているので、プラスチック光ファイバ
３の屈曲による損失増加を抑制することができる。

【００４１】なお、本実施形態では、クラッド形成工程
（ステップＳ６）を加熱延伸工程（ステップＳ５）の後
に行うようにしたが、加熱延伸工程（ステップＳ５）の
前に行うようにしてもよい。

【００４２】以下に、本実施形態の第１および第２実施
例を記載する。

【００４３】第１実施例：第１実施例では、ファイバ材
料作製工程で、ＭＭＡ８３重量部と、安息香酸ベンジル
（ＢＥＮ）１７重量部とを混合したものに、重合開始剤
として過酸化ブチル（ＰＢＤ）０．５重量部を混合して
攪拌し、攪拌後、アスピレータを用いて１ｔｏｒｒまで
減圧し、十分に脱気し、４０℃の温水浴でゆっくり攪拌
しながら４８時間かけて重合開始させ、その後６０℃の
空気浴で２４時間かけて重合させ、ファイバ５の材料と
なる重合体を形成した。このときの減圧期間は、重合開
始から重合終了までである。

【００４４】出来上がった重合体の分子量は、重量平均
で約１２万から１５万だった。その重合体をマイクロハ
ンマーミル（粉砕器）で粒径３ｍｍまで粉砕し、ペレッ
ト化した。

【００４５】次に、ペレット間の材質の違いを平均化す
るために、ペレットをよく混ぜながら加熱溶融させ、ヒ
ータ１ｂ（図３）の温度を２２０℃に保ちながら混練
し、直径３．４ｍｍのファイバ５に紡糸した。

【００４６】モノマー浸漬用の拡散槽は、２つ用意し
た。第１槽には、ＭＭＡモノマーに、開始剤としてアゾ
イソブチロニトリル０．１重量％、および連鎖移動剤と
してｎ−ブチルメルカプタン０．１重量％を配合したも
のが用いられ、モノマー温度は２０℃に設定され、その
モノマーの粘度は、５ｃＳｔであった。第２槽には、Ｍ
ＭＡモノマーに、粘度調節用のＰＭＭＡ５重量％、禁止
剤としてヒドロキノン０．０１重量％を溶解させたもの
を用い、溶解の際、攪拌翼で１時間かけてよく溶解さ
せ、均一に混合した。第２槽の溶液の粘度は、３００ｃ
Ｓｔであり、その温度は２０℃で一定に保った。

【００４７】最初に、直径３．４ｍｍのファイバ５を、
モノマー溶液だけの第１槽に１０分間浸漬させた。第１
槽での浸漬後のファイバ５の直径は２．８３ｍｍになっ
ていた。次に、ファイバ５を第２槽に２０分間浸漬させ
た後、槽内から引上げ、乾燥・加熱装置１５で５０℃か
ら８０℃まで徐々に加熱することによりファイバ５内に
拡散したモノマーおよびファイバ５表面のモノマーを完
全に重合固化させた。第２槽から引上げたときのファイ
バ５の直径は、２．８３ｍｍであり、第２槽での浸漬に
よりファイバ５が細くなることはなかった。

【００４８】乾燥および加熱後のファイバ５を加熱延伸
工程により直径０．９ｍｍまで延伸した後、クラッド形
成工程で、ポリ（1,1,2-トリフルオロエチルメタクリレ
ート）を１２０℃程度から１３０℃程度で溶融させファ
イバ５上に押出被覆し、クラッド層を形成した。

【００４９】その結果、図４（ａ）に示す屈折率分布を
有するプラスチック光ファイバ３が得られた。このプラ
スチック光ファイバ３の直径は１ｍｍであり、引張試験
による破断強度は９０ＭＰａ、破断伸びは１１０％であ
り、コアの中心部と外周部との屈折率の差Δｎは０．０
１３であり、伝送損失は１８７ｄＢ／ｋｍであり、長手
方向の屈折率分布に乱れはなかった。屈折率分布の測定
はシェアリング干渉顕微鏡を用いて行い、伝送損失の測
定は５０ｍから５ｍのカットバック法により行った。

【００５０】第２実施例：第２実施例は、Δｎを上げる
ために屈折率分布形成用の非重合性化合物に屈折率の高
いジフェニルスルフィド（屈折率ｎ＝１．６３２）を用
いた点と、モノマー浸漬用に拡散層を３つ用いる点とを
除いて第１実施例と同様である。

【００５１】ファイバ材料作製工程では、ＭＭＡ８３重
量部と、ジフェニルスルフィド１７重量部とを混合した
ものに、重合開始剤として過酸化ｔ−ブチル０．５重量
部を混合して攪拌し、攪拌後、アスピレータを用いて１
ｔｏｒｒまで減圧し、十分に脱気し、４０℃の温水浴で
ゆっくり攪拌しながら４８時間かけて重合開始させ、そ
の後６０℃の空気浴で２４時間かけて重合させ、ファイ
バ５の材料となる重合体を形成した。このときの減圧期
間は、重合開始から重合終了までである。

【００５２】出来上がった重合体の分子量は、重量平均
で約１２万から１５万だった。その重合体をマイクロハ
ンマーミル（粉砕器）で粒径３ｍｍまで粉砕し、ペレッ
ト化した。

【００５３】次に、ペレット間の材質の違いを平均化す
るために、ペレットをよく混ぜながら加熱溶融させ、ヒ
ータ１ｂ（図３）の温度を２２０℃に保ちながら混練
し、直径３．４ｍｍのファイバ５に紡糸した。

【００５４】モノマー浸漬用の拡散槽は、３つ用意し
た。拡散槽を増やすことにより、溶液の粘度が最も低
く、ファイバ５を構成する重合体の溶出や、ファイバ５
の外径および屈折率分布などの変動が生じ易い第１槽で
の浸漬時間を減らすことができ、その上、非重合性化合
物であるジフェニルスルフィドの拡散をより制御し易く
なる。

【００５５】第１槽には、ＭＭＡモノマーに、開始剤と
してアゾイソブチロニトリル０．１重量％、および連鎖
移動剤としてｎ−ブチルメルカプタン０．１重量％を配
合したものが用いられ、モノマー温度は２０℃に設定さ
れ、そのモノマーの粘度は、５ｃＳｔであった。

【００５６】第２槽には、ＭＭＡモノマーに、粘度調節
用のＰＭＭＡ３重量％、禁止剤としてヒドロキノン０．
０１重量％を溶解させたものを用い、溶解の際、攪拌翼
で１時間かけてよく溶解させ、均一に混合した。第２槽
の溶液の粘度は、１００ｃＳｔであり、その温度は２０
℃で一定に保った。

【００５７】第３槽には、ＭＭＡモノマーに、粘度調節
用のＰＭＭＡ９重量％、禁止剤としてヒドロキノン０．
０１重量％を溶解させたものを用い、溶解の際、攪拌翼
で１時間かけてよく溶解させ、均一に混合した。第３槽
の溶液の粘度は、８００ｃＳｔであり、その温度は２０
℃で一定に保った。

【００５８】最初に、直径３．４ｍｍのファイバ５を、
モノマー溶液だけの第１槽に５分間浸漬させた。第１槽
での浸漬後のファイバ５の直径は３．０２ｍｍになって
いた。次に、ファイバ５を第２槽に１０分間浸漬させた
後、引上げた。このときのファイバ５の直径は２．８１
ｍｍであった。続いて、ファイバ５を第３槽に１２分間
浸漬させた後、槽内から引上げ、乾燥・加熱装置１５で
５０℃から８０℃まで徐々に加熱することによりファイ
バ５内に拡散したモノマーおよびファイバ５表面のモノ
マーを完全に重合固化させた。第３槽から引上げたとき
のファイバ５の直径は、２．８１ｍｍであり、第３槽で
の浸漬によりファイバ５が細くなることはなかった。

【００５９】乾燥および加熱後のファイバ５を加熱延伸
工程により直径０．９ｍｍまで延伸した後、クラッド形
成工程で、ポリ（1,1,2-トリフルオロエチルメタクリレ
ート）を１２０℃程度から１３０℃程度で溶融させファ
イバ５上に押出被覆し、クラッド層を形成した。

【００６０】その結果、図４（ｂ）に示す屈折率分布を
有するプラスチック光ファイバ３が得られた。このプラ
スチック光ファイバ３の直径は１ｍｍであり、引張試験
による破断強度は９０ＭＰａ、破断伸びは１１０％であ
り、コアの中心部と外周部との屈折率の差Δｎは０．０
２４であり、伝送損失は１７６ｄＢ／ｋｍであり、長手
方向の屈折率分布に乱れはなかった。

【００６１】以下に、第１および第２実施例に対する比
較例を記載する。

【００６２】この比較例では、ファイバ材料作製工程
で、ＭＭＡ８３重量部と、安息香酸ベンジル（ＢＥＮ）
１７重量部とを混合したものに、重合開始剤として過酸
化ブチル（ＰＢＤ）０．５重量部を混合して攪拌し、攪
拌後、アスピレータを用いて１ｔｏｒｒまで減圧し、十
分に脱気し、４０℃の温水浴でゆっくり攪拌しながら４
８時間かけて重合開始させ、その後６０℃の空気浴で２
４時間かけて重合させ、ファイバ５の材料となる重合体
を形成した。

【００６３】出来上がった重合体の分子量は、重量平均
で約１２万から１５万だった。その重合体をマイクロハ
ンマーミル（粉砕器）で粒径３ｍｍまで粉砕し、ペレッ
ト化した。

【００６４】次に、ペレット間の材質の違いを平均化す
るために、ペレットをよく混ぜながら加熱溶融させ、ヒ
ータ１ｂ（図３）の温度を２２０℃に保ちながら混練
し、直径３．４ｍｍのファイバ５に紡糸した。

【００６５】続いて、単一の拡散槽でモノマー浸漬を行
った。この拡散槽には、ＭＭＡモノマーに、開始剤とし
てアゾイソブチロニトリル０．１重量％、および連鎖移
動剤としてｎ−ブチルメルカプタン０．１重量％を配合
したものが用いられ、モノマー温度は２０℃に設定し
た。

【００６６】直径３．４ｍｍのファイバ５を、モノマー
溶液だけの拡散槽に１０分間浸漬させた。この拡散槽で
の浸漬後のファイバ５の直径は２．８３ｍｍになってい
た。次に、ファイバ５を、乾燥・加熱装置１５で５０℃
から８０℃まで徐々に加熱することによりファイバ５内
に拡散したモノマーおよびファイバ５表面のモノマーを
完全に重合固化させた。

【００６７】乾燥および加熱後のファイバ５を加熱延伸
工程により直径０．９ｍｍまで延伸した後、クラッド形
成工程で、ポリ（1,1,2-トリフルオロエチルメタクリレ
ート）を１２０℃程度から１３０℃程度で溶融させファ
イバ５上に押出被覆し、クラッド層を形成した。

【００６８】この比較例で作製されたプラスチック光フ
ァイバは、コアの中心部で屈折率分布が平坦になってお
り、２次分布の屈折率分布が得られなかった。

【００６９】これより、第１および第２実施例では、非
重合性化合物の拡散が十分に行われ、所望とする２次分
布の屈折率分布が得られたが、比較例のように、ファイ
バ５をモノマーのみからなるモノマー溶液に１０分間浸
漬するだけでは、非重合性化合物の拡散を十分に行わせ
ることができず、２次分布の屈折率分布が得られないこ
とが分かる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２に記載
の発明によれば、バッチ方式でなく、プラスチック光フ
ァイバの製造を連続的に行う方式であるので、操業性に
優れ、生産量の増大に伴う設備の大型化を抑制でき、任
意の長さの屈折率分布型プラスチック光ファイバを製造
することができる。

【００７１】また、高屈折率を有する非重合性化合物を
ファイバのベースとなる重合体に予め配合することによ
り、重合体のガラス転移温度が低下し、各拡散槽内の溶
液への重合体の溶解性が向上し、各溶液に浸漬させた際
に溶液に含まれる化合物が、ファイバを高温に加熱しな
くともファイバ内に容易に拡散し、ファイバ内での非重
合性化合物の拡散が容易にかつ迅速に生じるようにな
り、屈折率分布の形成を容易に行うことができるととも
に、特開平７−２７９２８号公報のような高温加熱によ
るファイバの溶断を防止することができ、プラスチック
光ファイバを安定して製造することができる。

【００７２】さらに、溶液の粘度が低い拡散槽から順に
ファイバを浸漬させることにより、ファイバ内での非重
合性化合物の拡散を、ファイバを構成する重合体の溶出
を抑制しつつ、部分的なばらつきを生じることなく一様
に進行させることができる。これによって、形成する屈
折率分布に乱れが生じるのを防止することができ、安定
した品質の屈折率分布型プラスチック光ファイバを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の屈折率分布型プラスチッ
ク光ファイバの製造方法のフローチャートである。

【図２】図１の製造方法に使用される製造装置の構成を
示す図である。

【図３】図２の製造装置のファイバ作製装置の構成を示
す図である。

【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１および第
２実施例で作製されたプラスチック光ファイバの屈折率
分布を示す図である。

【符号の説明】

１ファイバ作製装置３プラスチック光ファイバ５ファイバ９屈折率分布形成装置１１供給ローラ１３引上ローラ１７モノマーＴ１ないしＴｎ拡散槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースとなる重合体と、この重合体に配
合され、この重合体よりも高屈折率の非重合性化合物と
を含むファイバ材料を加熱溶融させて紡糸し、ファイバ
を連続的に形成し、前記ファイバ内に拡散可能な化合物を含み、互いに粘度
が異なる溶液で満たされた複数の拡散槽の前記溶液内
に、連続的に形成した前記ファイバを、前記溶液の粘度
が低い前記拡散槽から順に順次浸漬させ、ファイバを前
記各溶液で膨潤させ、ファイバ内に拡散した前記各溶液
中の化合物と前記非重合性化合物とをファイバ内で相互
に拡散させることにより、中心から外方に向けて屈折率
が連続的に減少する屈折率分布を有するプラスチック光
ファイバを製造することを特徴とする屈折率分布型プラ
スチック光ファイバの製造方法。
【請求項２】ベースとなる重合体と、この重合体に配
合され、この重合体よりも高屈折率の非重合性化合物と
を含むファイバ材料を加熱溶融させて紡糸し、ファイバ
を連続的に形成するファイバ形成手段と、前記ファイバ内に拡散可能な化合物を含み、互いに粘度
が異なる溶液で満たされた複数の拡散槽、および前記フ
ァイバ形成手段から送られてきた前記ファイバを前記溶
液の粘度が低い前記拡散槽から順にその拡散槽内の溶液
に順次浸漬させる搬送手段を有する屈折率分布形成手段
とを備え、前記屈折率分布形成手段が、前記搬送手段により前記フ
ァイバを、前記溶液の粘度が低い前記拡散槽から順にそ
の拡散槽内の溶液に順次浸漬させて前記各溶液で膨潤さ
せ、ファイバ内に拡散した前記各溶液中の化合物と前記
非重合性化合物とをファイバ内で相互に拡散させること
により、ファイバに中心から外方に向けて屈折率が連続
的に減少する屈折率分布を形成することを特徴とする屈
折率分布型プラスチック光ファイバの製造装置。