JPS60119510A - プラスチツク光フアイバ−用プリフオ−ムの製造方法 - Google Patents

プラスチツク光フアイバ−用プリフオ−ムの製造方法

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JPS60119510A
JPS60119510A JP58227046A JP22704683A JPS60119510A JP S60119510 A JPS60119510 A JP S60119510A JP 58227046 A JP58227046 A JP 58227046A JP 22704683 A JP22704683 A JP 22704683A JP S60119510 A JPS60119510 A JP S60119510A
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JP
Japan
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polymerization
refractive index
specific gravity
preform
center
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JP58227046A
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English (en)
Inventor
Toshio Kamitsukuri
神作 敏男
Hiroaki Kuranashi
椋梨 浩明
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00663Production of light guides
    • B29D11/00721Production of light guides involving preforms for the manufacture of light guides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

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】 (技術分野) 本発明はプラスチック光伝送体に関し、特に外周部から
中心部に向かい屈折率が順次変化するような分布を持つ
プラスチック光フアイバー用プリフォームの新規な製造
法に関する。
(従来技術) 外周部から中心部へ向かって屈折率が順次変化するよう
な屈折率分布を持つプラスチック光伝送体の製造法とし
て従来性われている方法には大別すると次の2方法があ
る。すなわち(1)屈折率の異なる2種の単量体M1及
びM2の混合物を円柱状に保持しながら、その外周部が
M、を主体とする重合物、中心部がM2を主体とする重
合物を形成し、外周部と中心部との中間部にはM。
とM2の混合比がMlとM2の重合反応速度差により順
次変化するような共重合物を形成させることによる製造
方法、或いは(2)重合後の屈折率がn2となる単量体
M2を半重合状態の円柱形にしておき、次に重合後の屈
折率がnlとなる単量体M1を上記半重合ゲル状円柱の
周囲に配した後重合を開始させて、その重合過程におい
て単量体M1が重合後屈折率n2を示すM。の半重合ゲ
ル状捜物に滲透してゆき、外周部より中心部に向か(・
M、の濁度勾配が連続した状態で重合を縫子させると、
屈折率が外周部n1より中心部のn2に向かって連続的
に変化した共重合状円柱を得る方法、である。
しかしながら、上記のTl)或は(2)のいずれの方法
によっても、単量体M、とM2の共重合比率を、その共
重合過程において制御することは、甚だ困難であること
は一般にMlとM20重合速度或は置換重合度が全体的
に均一かつ同時には進行せずむしろ局部的に進行するこ
とから、さらに外部からの制御を行い難いことからも自
明である。すなわち、上記(1)或は(2)の製造法で
作られたプラスチック光伝送体の中心軸に対し直角方向
断面内の屈折率分布(勾配)が、中心軸方向のいずれの
点の断面においても同一である、との保証はなし得ない
ものである。
(発明の目的) 本発明は上記した従来法の欠点を改良し、本質的に2種
以上の重合性材料の同時進行重合状態を制御することに
より、中心軸から外周部への屈折率勾配が、軸に直角方
向であるいずれの断面においても同一であるようなプラ
スチック光伝送体の新規なる製造方法を提供することを
その目的とする。
(発明の構成) 本発明者らは上記目的のため種々研究努力の結果、重合
後屈折率及び重合前後の比重の異なる2種以上の重合性
材料の同時進行重合状態を、遠心成型機を用いることに
よってまた遠心成型用重合性材料の重量なm、遠心成型
機の回転速度をW、遠心成型用重合性材料が注入成型さ
れる時の円筒の有効半径をrとした時にmrw2;3>
りII:重力の強さを満足する状態とすることによって
5.外部より制御し得る方法を見出し本発明に到達した
すなわち本発明の要旨は重合後の屈折率及び重合前後の
比重が異なり、要すればその重合速度も異なる重合性材
料のうちから2以上を選び混合し、遠心力作用下で重合
成型せしめることにより、前記重合性材料の比重差に従
って、屈折率が外周部より中心部へと連続的もしくは非
連続的に、多層同心円状にi化する肉厚中空円筒形重合
体を形成した後、該肉厚中空円筒形重合体の中心孔に、
重合後の屈折率の異なる重合性4i科を充填し重合させ
、もしくは、上記中心孔には充填しないまま加熱により
中心孔を融着せしめて、円柱状重合体を形成することを
特徴とするプラスチック光フアイバー用プリフォームの
製造方法を提供するところにある。
以下本発明について詳細に説明する。
第1図は本発明の方法に用いる遠心成型機の1例を概略
説明する図である。第1図において、1は重合性材料供
給口、2は重合性材料供給管コツ久2′は窒素ガス供給
管コツ久2′は減圧用窒素ガス排気管コック、3は遠心
成形用円筒容器、4は遠心成型用円筒加熱源蓋、5は遠
心成型用円筒端間孔蓋、6は回転駆動力伝達チャック、
7は遠心成型用円筒支持軸受、8は遠心成型用円筒支持
軸受固定台、9は減圧時開孔蓋密閉用ゴム弾性リング、
1oは遠心成型用円筒加熱源である。
本発明の方法に用いられる重合性材料としては、重合後
の屈折率の異なる重合性不飽和結合を有する単量体(例
えばビニル系、アクリル系、メタアクリル系及びスチレ
ン系単量体等)、開環重合性化合物単量体(例えばエポ
キシ系単量体等)、及び上記の各単量体に珪素、弗素、
窒素及び硫黄のいずれかの原子をもつ基を有する単量体
よりなる群より、比重差要すれば重合速度差も加えて考
慮の上選ばれた2種以上の単量体が用いられる。
この2種以上の重合性材料の夫々に重合触媒及び望まし
くは連鎖移動剤等の重合促進助剤を添加した一定量を、
未重合状態、部分重合状態、未重合状態と部分重合状態
の混合状態、或いは単量体混合物を部分共重合させた状
態のいずれかの状態で混合した重合性材料を、第1図の
遠心成型機の遠心成形用円筒容器3内に注入した後、該
円筒容器3の中心@を回転の軸として回転させることに
より生じる遠心力を円筒周辺部に作用させながら、望ま
しくは円筒容器3部分を加熱、放射線(電子線)照射す
る等の重合促進手段を併用して、重合反応を完結させる
ことにより、円筒容器6の回転軸を中心軸とする同心円
(層)秋に重合前後の比重差に従い屈折率の変化した肉
厚円筒が得られる。
必要であれば、該肉厚円筒の中心空孔部に、重合触媒及
び連鎖移動剤を添加した、所望の重合後の屈折率を持つ
単量体を注入し、望ましくは上記した加熱等の重合促進
手段により重合することにより或いは、すでに重合させ
た円柱を投入した後に、肉厚円筒を加熱縮径して円柱状
に一体化することにより、外周部より中心(軸)に向か
って軸に直角の断面においては、屈折率が変化し、かつ
中心軸方向には屈折率が変化しないプラスチック光伝送
用円柱体(プリフォーム〕を得ることができる。
本発明の遠心重合成型により作製されるプラスチックプ
リフォームの特徴としては、プリン様に作製されるため
、プリフォームの屈折率は、この中心軸を中心として重
合性材料の重合前後の比重差に従い、同心円状に同じ屈
折率を持つような勾配変化をするため、不均一を生じる
ことがな(、したがって、異る屈折率をもつ重合体の界
面の直径方向−の変動が非常に少ないので、光の伝送損
失に影響を与える散乱損失を小さくすることができる。
さらに、クラッド層とじ℃の低屈折率の重合体を最外層
に配置した重合を行うこともできるので、従来法におい
て行われたような熱曳糸後のクラッド層塗布を不要とす
ることができるに加えて、唇に一般に行われているコア
重合体をノズルを通して押し出し紡糸する際に生ずる押
し出し方向に平行な表面の縦筋状凹凸に起因するコアー
クラッド界面の非平端性によって生ずる散乱損失をも抑
制する効果もある。
本発明の遠心成型の条件については特に限定するところ
はないが、本発明者らの実験では回転数は約500〜1
0.00 Or、p、m程度、望ましくは2,000〜
6.000 r、p、m程度であり、温度は約100℃
(沸点)以下、そして回転下の重合時間は約1〜4時1
■程度でよい。
また本発明の上記した重合性材料に用いられる重合開始
剤としては、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル
、アゾビスインブチロニトリル、クメンハイドロパーオ
キサイド、t−ブチルパーオキサイド、ジ−t−ブチル
パーオキサイド等があり、連鎖移動剤としては、nブチ
ルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、ラウリル
メルカプタン等メルカプタン系連鎖移動剤が用いられる
以下実施例により具体的に説明する。
(実施例1) 比重が大であって重合後の屈折率が低い順に選ばれた単
量体、パーフロロ−1−ブチルメタアクリレート(PF
BMA)比重spG約1.7重合後のno =1−36
 ;メチルアクリレ−) (MA)比重0−952 s
 nD== 1−4793 ;メチルメクアクリレ−)
(MMA)比重0−940 s nn == 1−49
0を精製し、さらに熱重合開始剤としてアゾビスイソブ
チロニトリル(AIBN)及びメルカプタン系連鎖移動
剤(8H)を用いP F B M A/M A/M M
 A/i I BN/5H=40 / 50 / 20
 / 0.5の重量割合で混合した。この単量体混合物
を、第1図装置の内径40簡7長さ200鵬の両端末栓
付の石英製円筒に注入し、この石英製円筒の中心軸を回
転軸とする遠心成型機に該円筒を水平に堆付けた後、一
端の栓を開き該円筒内を一旦100鵡Hgに減圧した後
に、乾燥N2を導入して常圧に保ち、円筒部周辺を熱空
気雰囲気100’Cに保ちなから21口00 r、p、
+nの回転を円筒に与えながら3時間保持して重合反応
を終了させる。次いで熱源を除き、回転を3o o t
、p、mまで徐々に下げ2時間徐冷した後透明肉厚円筒
となった重合体を得た。
第2図に得られた重合体の投入配給量より計算される屈
折率分布(点線〕と、実際に得られた屈折率分布の比較
を示す。
該肉厚円筒状重合体をその回転軸(すなわち中心軸)V
C沿い両端部の数箇所で切断してその屈折率分布を調べ
たところ、外周より中心部に開力)い大略1.56−1
.48−1.49の屈折率変化を示し、回転軸沿いの測
定箇所による差が殆んど昭められなかった。
すなわち、各単量体はその大部分が遠心力の作用により
比重差の順に配列された形で重合したことを示している
(実施例2) 実施例1と同じ配合の単量体混合物について以下の条件
以外は同様に操作して重合反応を行った。この場合は回
転速度1.00 Or、p、m、円筒周辺部の雰囲気温
度45℃で4時間保持し、さらに60℃にて5時間保持
し重合を終了された。次いで実施例1の場合と同様の徐
冷を行い肉厚円筒を得た。該肉厚円筒の屈折率分布は外
周部約1.66、中心側1.49の間でほぼ連続的に変
化していることが認められた。
実施例1及び2の肉厚円筒の中心空孔部に精製したMM
A/AよりN/5H=10010.510.1(容積比
)の混合比の混合物を注入し、60℃にて4時間保持し
て重合し透明棒状体(プリフォーム)を得た。次いで熱
延伸して直径1■のプラスチックファイバーを作製した
。このファイバーの全長のμ1%2%の各部分で各1Y
n長さずつを採υ、その端面よ多パルス状レーザー光を
入射させたところ、各サンプルにおいて光は位相速度の
ずれが少なくファイバー内を進行することを確認した。
第2図及び第3図に実施例1及び2よシ得たプリフォー
ムの、重合性材料配合投入量より計算される屈折率分布
(点線)と、実際に得られた屈折率分布(実線)の比較
を示す。又、図中Aは遠心重合成型部分’c、Bは後注
入による固化部分を示す。
(実施列3) 比重が犬であって重合後の屈折率が低い順に選ばれた単
量体として、精製されたヘキサフロロプロピルメタアク
リレート(HFPMA )比重約1.01.重合体のn
D== 1.380 :メチルメタアクリレート(MM
A)比重0.940 、重合体のnD=1.490;ア
リルメタアクリレート(AMA)比重0.9 !+ 4
 、重合体のn、−1,520を選び、さらに熱重合触
媒としてはアゾビスインブチルニトリル(AIBN)と
少量の連鎖移動剤n−ブチルメルカプタン(MO)を選
んで、HFPMA/MMA/AMA/AIBN/Me 
= 40/30/2010.110.05の容積比で混
合し、遠心成型用の内面を清浄にした両端末栓付ステン
レス製円筒(内径40閣。
長さ20 oss)に注入し、遠心成型の回転数が10
0 Or、p、m、である以外は、実施例1と同様の条
件で操作して透明肉厚円筒を得た。第4図にこの透明肉
厚円筒の計算された屈折率分布(点線)と実際に得られ
た屈折率分布を示す。
図中の符号の意味するところは、第2図第、3図と同じ
である。
該肉厚円筒を熱延伸することにより、中心中空部を融着
させ円柱状にした後に70℃雰囲気中で5時間保持し重
合を完結させると共に、内部の重合型等を除去し、熱曳
糸用プリフォームを得た。このプリフォームの両端部と
中央部の屈折率分布は外周より中心に向い、いずれも1
.38〜1.52であった。なお端部を研摩した後に端
部よりレーザー光線を投射したところ、位相速度のずれ
が余りな(、内部を連続して屈曲進行することが認めら
れた。このプリフォームを端部から加熱軟化させながら
曳糸して作られた直径1簡のプラスチックファイバーは
導光性のあることを確認した。
(発明の効果) 本発明の方法は重合後の屈折率と重合前後の比重を考慮
して選定された重合性材料の2種以上を混合後、水平軸
と同じ同転軸を有する遠心成型円筒内で重合させること
により、予め設計された屈折率分布を、上記回転軸を中
心軸とする同心円状に持つ均質で光伝導上散乱損失の少
ない優れたプリフォームを得る新規な方法である。
【図面の簡単な説明】
第1囚は本発明の方法に用いる多層遠心成型器の1例の
概略を説明する図であり、第2図、第3図及び第4区は
それぞれ本発明の実施例1゜2及び3にて得られたプラ
スチックプリフォーム又は肉厚円筒体の、屈折率分布を
示すもので、実線は実際に得られた屈折率分布であり、
点線は重合性林料の配合投入量より計算される屈折率分
布を示す。 代理人 内 1) 明 代理人 萩原亮−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 重合後の屈折率及び重合前後の比重が異なり、要すれば
    その重合速度も異なる重合性材料のうちから2以上を選
    び混合し、遠心力作用下で重台成型せしめることにより
    、前記重合性材料の比重差に従って、屈折率が外周部よ
    り中心部へと連続的もしくは非連続的に多層同心円状に
    変化する肉厚中空円筒形重合体を形成した後、該肉厚中
    空円筒形重合体の中心孔に、重合後の屈折率の異なる重
    合性材料を充填し重合させ、もしくは、上記中心孔には
    充填しないまま加熱により中心孔を融Nセしめて、円柱
    状重合体を形成することを特徴とするプラスチック光フ
    アイバー用プリフォームの製造方法。
JP58227046A 1983-12-02 1983-12-02 プラスチツク光フアイバ−用プリフオ−ムの製造方法 Pending JPS60119510A (ja)

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