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図面 (4)

課題

光伝送特性に優れ、かつ屈折率分布経時変化をきたさない屈折率分布型プラスチック光伝送体を、工程容易にして提供する。

解決手段

カルボン酸グリシジル基に付加した構造を有するマトリックス重合体から構成されたプラスチック光伝送体であって、中心部から外側方向に重合体中のカルボン酸の付加の割合が順次減少している屈折率分布型プラスチック光伝送体を、グリシジル基含有単量体とカルボン酸とを、有機重合体で構成した円筒容器充填し、単量体のグリシジル基へのカルボン酸の付加反応が生じ、容器内壁が溶解・膨潤する状態で、加熱または光照射により単量体を容器外壁側から中心へ向かって重合させることにより得る。

概要

背景

屈折率分布型プラスチック光伝送体を製造する技術としては、共重合によるもの(特公昭54−30301号公報、特開昭61−130904号公報等)、拡散を利用するもの(特公昭52−5857号公報等)、グリシジル基フッ素化カルボン酸との反応を利用するもの(特開昭60−101504号公報、特開昭59−86003号公報等)等が知られている。

また、重合体で構成された円筒状容器重合性単量体高屈折率を与える非重合性化合物充填し、熱または光により容器内壁より中心部に向かって重合させ低損失の屈折率分布型プラスチック光伝送体を得る技術がWO 93/08488号明細書で開示されている。

しかしながら、共重合によるものは、反応性比の差を利用するため必然的に一方の単独重合体が生成し、相分離による拡散損失が大となり、低損失の光伝送体を得ることが困難であり、拡散を利用するものは、屈折率分布の制御が困難であり、また溶媒を必要とする等の理由で不都合であり、グリシジル基とフッ素化カルボン酸との反応を利用するものも、同様の理由で優れたものとはいい難い。これに対し、WO 93/08488号明細書で開示されている技術は、光伝送特性、工程の容易さの点で優れているものの、非重合性化合物により形成させている屈折率分布が経時変化をきたすという問題点がある。

概要

光伝送特性に優れ、かつ屈折率分布の経時変化をきたさない屈折率分布型プラスチック光伝送体を、工程容易にして提供する。

カルボン酸がグリシジル基に付加した構造を有するマトリックス重合体から構成されたプラスチック光伝送体であって、中心部から外側方向に重合体中のカルボン酸の付加の割合が順次減少している屈折率分布型プラスチック光伝送体を、グリシジル基含有単量体とカルボン酸とを、有機重合体で構成した円筒容器に充填し、単量体のグリシジル基へのカルボン酸の付加反応が生じ、容器内壁が溶解・膨潤する状態で、加熱または光照射により単量体を容器外壁側から中心へ向かって重合させることにより得る。

目的

本発明の目的は、光伝送特性に優れ、かつ屈折率分布の経時変化をきたさない屈折率分布型プラスチック光伝送体を、工程容易にして提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

カルボン酸グリシジル基に付加した構造を有するマトリックス重合体から構成されたプラスチック光伝送体であって、中心部から外側方向に重合体中のカルボン酸の付加の割合が順次減少していることを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体。

請求項2

グリシジル基含有単量体Aと高屈折率を与えるカルボン酸とを有機重合体で構成された円筒容器充填し、単量体Aのグリシジル基へのカルボン酸の付加反応を進行させてカルボン酸付加グリシジル基含有単量体Bを生成させるとともに、これらの単量体によって円筒容器の内壁を溶解・膨潤させた状態で、加熱または光照射により円筒容器の外壁側から中心部に向かって単量体を重合させることを特徴とする請求項1記載の屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、屈折率分布型プラスチック光伝送体及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

屈折率分布型プラスチック光伝送体を製造する技術としては、共重合によるもの(特公昭54−30301号公報、特開昭61−130904号公報等)、拡散を利用するもの(特公昭52−5857号公報等)、グリシジル基フッ素化カルボン酸との反応を利用するもの(特開昭60−101504号公報、特開昭59−86003号公報等)等が知られている。

0003

また、重合体で構成された円筒状容器重合性単量体高屈折率を与える非重合性化合物充填し、熱または光により容器内壁より中心部に向かって重合させ低損失の屈折率分布型プラスチック光伝送体を得る技術がWO 93/08488号明細書で開示されている。

0004

しかしながら、共重合によるものは、反応性比の差を利用するため必然的に一方の単独重合体が生成し、相分離による拡散損失が大となり、低損失の光伝送体を得ることが困難であり、拡散を利用するものは、屈折率分布の制御が困難であり、また溶媒を必要とする等の理由で不都合であり、グリシジル基とフッ素化カルボン酸との反応を利用するものも、同様の理由で優れたものとはいい難い。これに対し、WO 93/08488号明細書で開示されている技術は、光伝送特性、工程の容易さの点で優れているものの、非重合性化合物により形成させている屈折率分布が経時変化をきたすという問題点がある。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、光伝送特性に優れ、かつ屈折率分布の経時変化をきたさない屈折率分布型プラスチック光伝送体を、工程容易にして提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、カルボン酸がグリシジル基に付加した構造を有するマトリックス重合体から構成されたプラスチック光伝送体であって、中心部から外側方向に重合体中のカルボン酸の付加の割合が順次減少していることを特徴とする屈折率分布型プラスチック光伝送体、

0007

及び、グリシジル基含有単量体Aと高屈折率を与えるカルボン酸とを有機重合体で構成された円筒容器に充填し、単量体Aのグリシジル基へのカルボン酸の付加反応を進行させてカルボン酸付加グリシジル基含有単量体Bを生成させるとともに、これらの単量体によって円筒容器の内壁を溶解・膨潤させた状態で、加熱または光照射により円筒容器の外壁側から中心部に向かって単量体を重合させることを特徴とする前記の屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造方法、にある。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体は、光伝送体を構成するマトリックス重合体が高屈折率を与えるカルボン酸がグリシジル基に付加した構造を有し、中心部から外側方向に、重合体中のカルボン酸の付加の割合が順次減少して、高屈折率から低屈折率に順次変化している屈折率分布を有する。

0009

しかも、本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体は、高屈折率を与えるカルボン酸がグリシジル基に付加されることによりマトリックス重合体の側鎖に固定されており、屈折率分布の経時変化を起こさない構造を有する。

0010

本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体の製造においては、グリシジル基含有単量体Aとして、グリシジル基を含有し重合性を有する単量体が用いられ、例えばグリシジルメタアクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等が用いられる。また、グリシジル基含有単量体Aには、単量体Aと共重合可能な他の単量体を共存させてもよく、かかる共重合可能な単量体としては、例えばメチルメタクリレート等が用いられる。

0011

また、カルボン酸として、例えば安息香酸メチル安息香酸ジクロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、フェニル酢酸ジフェニル酢酸フェノキシ酢酸ナフトエ酸ブロモ酢酸、ブロモプロピオン酸等が用いられる。

0012

本発明においては、グリシジル基含有単量体Aとカルボン酸とを、好ましくはグリシジル基含有単量体Aをカルボン酸より多いモル量として、有機重合体で構成された円筒容器に充填し、単量体Aのグリシジル基へのカルボン酸の付加反応を進行させてカルボン酸付加グリシジル基含有単量体B(以下カルボン酸付加単量体Bと略記)を生成させるとともに、これらの単量体によって円筒容器の内壁を溶解・膨潤させた状態下で、加熱または光照射により円筒容器の外壁側から中心部に向かって単量体の重合を行うことにより屈折率分布型のプラスチック光伝送体を製造する。

0013

円筒容器を構成する有機重合体は、グリシジル基含有単量体A及びまたはカルボン酸付加単量体Bにて溶解・膨潤可能なものであればよく、グリシジル基を含有する有機重合体を用いることもできる。この場合、容器内に充填されたカルボン酸の一部が有機重合体のグリシジル基に付加してカルボン酸付加グリシジル基含有重合体を生ずる。円筒容器の構成に好ましく用いられる有機重合体としては、ポリメチルメタクリレートポリβ−メチルグリシジルメタクリレート等が挙げられる。

0014

グリシジル基含有単量体Aとカルボン酸とが充填された円筒容器内においては、単量体Aのグリシジル基へのカルボン酸の付加反応が進行し、カルボン酸、グリシジル基含有単量体Aの減少とともにカルボン酸付加単量体Bが増加する。このとき、カルボン酸のモル量よりもグリシジル基含有単量体Aが多く仕込まれることにより、円筒容器内にはグリシジル基含有単量体A、カルボン酸付加単量体B、そしてごく少量の未反応のカルボン酸の三者が存在することになる。

0015

また、付加反応と相前後して円筒容器の内壁には、容器を構成する有機重合体がグリシジル基含有単量体A及びまたはカルボン酸付加単量体Bにより溶解・膨潤したゲル層が形成される。このゲル層中にはグリシジル基含有単量体A、カルボン酸付加単量体B及びカルボン酸が拡散するが、分子サイズの小さいグリシジル基含有単量体Aの方が分子サイズの大きいカルボン酸付加単量体Bよりも拡散し易いので、両単量体の存在量比を比較すると容器内壁の外側ではグリシジル基含有単量体Aの方が多量に存在し、容器内のより内側ではカルボン酸付加単量体Bの方が多量に存在することになる。

0016

かかる状態での円筒容器への加熱または光照射により、容器の外壁側から中心部方向に単量体を重合硬化させていくと、逐次中心部側に新たなゲル層が形成され、カルボン酸付加単量体Bはさらに中心部側に存在することになる。重合反応が完了した際には、ゲル層での拡散速度の遅いカルボン酸付加単量体Bは、中心部へいく程その存在割合が多くなっているため、屈折率分布も中心部へいく程高くなっている。このときカルボン酸は、グリシジル基含有単量体Aよりもモル量が少ないので、ごく僅かしか残存せず外側に存在しても屈折率の上昇に影響することはない。

0017

円筒容器のサイズ、加熱または光照射条件としては、特に制限はなく、光伝送特性、用いるグリシジル基含有単量体A、カルボン酸、共存させる他の重合性単量体の種類、熱または光重合の際の触媒等に応じ、適宜選択しうる。また、グリシジル基含有単量体Aのグリシジル基へのカルボン酸の付加反応は、常温で行われるが、加熱または光照射条件下で行うこともできる。

0018

以上述べた方法により、円筒容器と一体化し中心部から外側方向に高屈折率から低屈折率に順次変化している屈折率分布を有する屈折率分布型プラスチック光伝送体を得ることができ、また、得られた光伝送体をさらに線引きして小径の光伝送体とすることもでき、かつ本発明によれば、線引きするための良好な前駆体として得ることもできる。

0019

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

0020

(実施例1)内径26.4mm、長さ700mmのガラス試験管にβ−メチルグリシジルメタクリレート300g、過酸化ベンゾイル1.5g、n−ブチルメルカプタン900μlを仕込み上端を封じた後、水平に保持して3,000rpmで回転させながら、60℃で2時間、80℃で20時間重合し、ポリβ−メチルグリシジルメタクリレートで構成された外径26.4mm、内径15.6mmの円筒容器を作製した。

0021

この容器にβ−メチルグリシジルメタクリレート100g、ブロモ酢酸25g、ジ−t−ブチルパーオキサイド20μl、n−ラウリルメルカプタン300μlを充填し、水平に保持して5rpmで回転させながら、90℃で1日、110℃で2日重合し、直径26.4mm、長さ680mmのロッドを得た。

0022

得られたロッドを240℃、3m/分で線引きし、直径0.75mm、長さ400mのファイバーを得た。得られたファイバーは、中心部から外周方向図1に示すように屈折率分布を有し、光伝送損失は、650nmにおいて175dB/kmであり、光伝送体として良好なものであった。また、このファイバーは、85℃で3ヶ月放置しても屈折率分布の変化が認められなかった。

0023

(実施例2)内径26.4mmのガラス製試験管にメチルメタクリレート300g、過酸化ベンゾイル1.5g、n−ブチルメルカプタン900μlを仕込み、上端を封じた後、水平に保持して3,000rpmで回転させながら、60℃で2時間、80℃で20時間重合し、ポリメチルメタクリレートで構成された外径26.4mm、内径15.8mmの円筒容器を作製した。

0024

この容器にβ−メチルグリシジルメタクリレート31g、メチルメタクリレート70g、安息香酸24g、ジ−t−ブチルパーオキサイド20μl、n−ラウリルメルカプタン300μlを充填し、水平に保持して5rpmで回転させながら、90℃で1日、110℃で2日重合し、直径26.4mm、長さ680mmのロッドを得た。

0025

得られたロッドを240℃、3m/分で線引きし、直径0.75mm、長さ400mのファイバーを得た。得られたファイバーは、中心部から外周方向に図2に示すように屈折率分布を有し、光伝送損失は、650nmにおいて163dB/kmであり、光伝送体として良好なものであった。また、このファイバーは、85℃で3ヶ月放置しても屈折率分布の変化が認められなかった。

0026

(比較例1)内径26.4mmのガラス製試験管にメチルメタクリレート300g、過酸化ベンゾイル1.5g、n−ブチルメルカプタン900μlを仕込み、上端を封じた後、水平に保持して3,000rpmで回転させながら、60℃で2時間、80℃で20時間重合し、ポリメチルメタクリレートで構成された外径26.4mm、内径15.8mmの円筒容器を作製した。

0027

この容器にメチルメタクリレート100g、安息香酸ベンジル25g、ジ−t−ブチルパーオキサイド20μl、n−ラウリルメルカプタン300μlを充填し、水平に保持して5rpmで回転させながら、90℃で1日、110℃で2日重合し、直径26.4mm、長さ680mmのロッドを得た。

0028

得られたロッドを240℃、3m/分で線引きし、直径0.75mm、長さ400mのファイバーを得た。得られたファイバーは、中心部から外周方向に図3に示すように屈折率分布を有し、光伝送損失は、650nmにおいて150dB/kmであり、光伝送体として良好なものであったが、このファイバーを85℃で3ヶ月放置したところ屈折率分布は図4に示すように変化した。

発明の効果

0029

本発明の屈折率分布型プラスチック光伝送体は、光伝送特性に優れ、かつ屈折率分布の経時変化をきたさないものであり、また本発明によれば、かかる屈折率分布型プラスチック光伝送体を容易な製造工程で得ることができる。

図面の簡単な説明

0030

図1実施例1の屈折率分布型プラスチック光伝送体の屈折率分布図である。
図2実施例2の屈折率分布型プラスチック光伝送体の屈折率分布図である。
図3比較例1の屈折率分布型プラスチック光伝送体の一例の屈折率分布図である。
図4図3の光伝送体の3ヶ月放置後の屈折率分布図である。

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