JPH0546522B2 - - Google Patents
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- JPH0546522B2 JPH0546522B2 JP58120625A JP12062583A JPH0546522B2 JP H0546522 B2 JPH0546522 B2 JP H0546522B2 JP 58120625 A JP58120625 A JP 58120625A JP 12062583 A JP12062583 A JP 12062583A JP H0546522 B2 JPH0546522 B2 JP H0546522B2
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- base material
- refractive index
- optical transmission
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4479—Manufacturing methods of optical cables
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/0002—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped monomers or prepolymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
- B29K2995/0031—Refractive
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、屈折率分布を有する合成樹脂光伝
送体を製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a synthetic resin optical transmission body having a refractive index distribution.
光伝送体として、中心軸からの距離の2乗に比
例して減少する屈折率の分布を有する透明棒状体
が知られている。この透明棒状体は凸レンズ作用
を有し、またその屈折率分布は(1)式で近似され
る。 A transparent rod-shaped body having a refractive index distribution that decreases in proportion to the square of the distance from the central axis is known as a light transmission body. This transparent rod-shaped body has a convex lens effect, and its refractive index distribution is approximated by equation (1).
n(r)=n0(1−1/2Ar2) ……(1)
(式中、n(r)は中心軸からの距離rの点におけ
る屈折率、n0は中心軸における屈折率、Aは正の
定数をそれぞれ表わす。)
このような透明棒状体中を光束は蛇行して伝播
し、その周期Lは(2)式で表わされる。 n(r)=n 0 (1-1/2Ar 2 ) ...(1) (In the formula, n(r) is the refractive index at the point of distance r from the central axis, n 0 is the refractive index at the central axis, (A represents a positive constant.) The light beam propagates in a meandering manner in such a transparent rod-shaped body, and its period L is expressed by equation (2).
L=2π/√ ……(2)
また、(3)式で近似されるように、中心軸からの
距離の2乗に比例して増大する屈折率分布を有す
る場合には、透明棒状体は凹レンズ作用を有する
光伝送体となる。 L=2π/√...(2) Also, as approximated by equation (3), if the transparent rod-shaped body has a refractive index distribution that increases in proportion to the square of the distance from the central axis, It becomes an optical transmission body with a concave lens effect.
n(r)=n0(1+1/2Br2) ……(3)
(式中、n(r)およびn0は前記に同じであり、B
は正の定数である。)
このような屈折率分布を有する合成樹脂光伝送
体の製造方法は、特公昭52−5857号公報、特開昭
51−16394号公報、特開昭54−119939号公報など
に記載されている。特公昭52−5857号公報および
特開昭51−16394号公報に記載された方法では、
まず、網状重合体Paを生成する架橋性単量体Ma
を液体状態から流動性を失つたゲル状態になるま
で初期重合させて透明なゲル状母材を形成する。
次いで、この母材を単量体Maとは異なる単量体
Mbからなる液相中に浸漬して、母材がその表面
から内部に向つて次第に減少するような単量体
Mbの濃度勾配を持つように、単量体Mbを拡散
させる。このとき、単量体Mbとしては、網状重
合体Paの屈折率とは異なる屈折率を有する重合
体Pbを生成する単量体を用いる。単量体Mbは拡
散と同時におよび/または拡散後の熱処理工程中
に重合し、またこの時に単量体Maの重合も完結
する。特公昭52−5857号公報および特開昭51−
16394号公報に記載された方法では、このように
して屈折率分布を有する合成樹脂光伝送体を得る
ようにしている。 n(r)=n 0 (1+1/2Br 2 )...(3) (In the formula, n(r) and n 0 are the same as above, and B
is a positive constant. ) A method of manufacturing a synthetic resin optical transmitter having such a refractive index distribution is described in Japanese Patent Publication No. 52-5857 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
It is described in JP-A No. 51-16394, Japanese Patent Application Laid-open No. 119939-1980, etc. In the method described in Japanese Patent Publication No. 52-5857 and Japanese Patent Application Laid-open No. 51-16394,
First, the crosslinkable monomer Ma that produces the network polymer Pa
A transparent gel-like matrix is formed by initial polymerization from a liquid state to a gel state that has lost fluidity.
Next, this base material is treated with a monomer different from the monomer Ma.
A monomer that is immersed in a liquid phase consisting of Mb so that the base material gradually decreases from the surface to the inside.
Diffuse monomeric Mb so that there is a concentration gradient of Mb. At this time, as the monomer Mb, a monomer that produces a polymer Pb having a refractive index different from the refractive index of the network polymer Pa is used. The monomer Mb is polymerized simultaneously with the diffusion and/or during the heat treatment step after the diffusion, and the polymerization of the monomer Ma is also completed at this time. Japanese Patent Publication No. 5857/1983 and Japanese Patent Application Publication No. 51/1983
In the method described in Japanese Patent No. 16394, a synthetic resin optical transmission body having a refractive index distribution is thus obtained.
ところが、上述した方法では、母材を液状の単
量体Mb中に浸漬させて母材表面と液状の単量体
Mbとを直接接触させるために、不利な点がいく
つかあつた。例えば、単量体Mbの拡散と重合と
を同時に行うような場合には、浸漬温度を比較的
高温にするため、および母材中に通常含有されて
いる重合開始剤が浸漬時間の経過と共に液相に溶
出するため、液相中でも単量体Mbの重合が徐々
に起つて粘稠になる。その結果、拡散を終えて母
材を液相中から取り出す際に、このようにして形
成された粘稠層が母材表面に付着したまま取り出
されてしまう。そして熱処理工程中に、この粘稠
層から単量体Mbが浸出して母材内に拡散し、得
られる光伝送体の外周部付近の屈折率に好ましく
ない歪みを増大させる原因となる。このような欠
点を除去するために、液相での単量体Mbの重合
を抑制する重合禁止剤を加えておくことも考えら
れるが、この場合には、この重合禁止剤が単量体
Mbの拡散と同時に母材中に拡散して熱処理工程
における重合完結を阻害するという新たな欠点を
生ずる。 However, in the above method, the base material is immersed in the liquid monomer Mb, and the base material surface and the liquid monomer Mb are immersed.
Direct contact with Mb had several disadvantages. For example, when diffusion and polymerization of the monomer Mb are carried out simultaneously, the dipping temperature must be relatively high, and the polymerization initiator normally contained in the base material will liquefy as the dipping time passes. Since it is eluted into the phase, monomer Mb gradually polymerizes even in the liquid phase and becomes viscous. As a result, when the base material is removed from the liquid phase after diffusion, the viscous layer thus formed remains attached to the surface of the base material. During the heat treatment process, the monomer Mb leaches out of this viscous layer and diffuses into the base material, causing an increase in undesirable distortion in the refractive index near the outer periphery of the resulting light transmitting body. In order to eliminate such drawbacks, it may be possible to add a polymerization inhibitor that suppresses the polymerization of monomer Mb in the liquid phase, but in this case, this polymerization inhibitor may
A new drawback arises in that Mb diffuses simultaneously into the base material and inhibits the completion of polymerization in the heat treatment process.
また、単量体Mbを拡散後に重合させるような
場合は比較的低い浸漬温度ですむが、この場合に
は拡散した単量体Mbが熱処理工程中に母材の外
周部から蒸発するため、やはり外周部付近の屈折
率分布に好ましくない歪みを増大させる原因とな
る。 In addition, if the monomer Mb is polymerized after being diffused, a relatively low immersion temperature is required, but in this case, the diffused monomer Mb evaporates from the outer periphery of the base material during the heat treatment process. This causes an increase in undesirable distortion in the refractive index distribution near the outer periphery.
特開昭54−119939号公報に記載された方法は上
述の方法を改良して外周部付近での屈折率分布の
歪みを回避しようとするものである。この方法に
よれば、単量体Mbの拡散を気相中で行つてい
る。すなわち、単量体Mbの蒸気雰囲気中に母材
を所定時間配置して単量体Mbを母材内に拡散さ
せ、この拡散と同時に単量体Mbを一部重合さ
せ、最後に熱処理によつて重合を完結させるよう
にしている。この方法では、母材は液相の単量体
Mbとでなく、気相の単量体Mbと接触するので
次のような利点がある。 The method described in JP-A-54-119939 is an improvement on the above-mentioned method to avoid distortion of the refractive index distribution near the outer periphery. According to this method, monomeric Mb is diffused in the gas phase. That is, the base material is placed in a vapor atmosphere of monomer Mb for a predetermined period of time to diffuse the monomer Mb into the base material, and at the same time as this diffusion, part of the monomer Mb is polymerized, and finally, by heat treatment. to complete the polymerization. In this method, the base material is monomer in liquid phase.
Because the contact is not with Mb but with monomer Mb in the gas phase, there are the following advantages.
(1) 母材の表面に余分の単量体Mbが付着しな
い。故に、熱処理工程中に付着した単量体Mb
が母材の表面から内部へ拡散することがない。
また、拡散を高温で行うから単量体Mbは母材
内部に拡散しつつ重合して固定化する。そこ
で、熱処理工程中に単量体Mbが母材の外周部
から蒸発することもない。したがつて、外周部
での屈折率の歪みが少くかつ初期の屈折率分布
を広い範囲で有する光伝送体が得られる。(1) Excess monomer Mb does not adhere to the surface of the base material. Therefore, monomeric Mb deposited during the heat treatment process
does not diffuse into the interior from the surface of the base material.
Furthermore, since the diffusion is carried out at a high temperature, the monomer Mb is polymerized and fixed while diffusing inside the base material. Therefore, the monomer Mb does not evaporate from the outer periphery of the base material during the heat treatment process. Therefore, it is possible to obtain an optical transmission body with little distortion of the refractive index at the outer circumferential portion and having an initial refractive index distribution over a wide range.
(2) 単量体Mbの蒸気の供給源である液体の単量
体Mb中に重合禁止剤を添加することによつ
て、液相での単量体Mbの重合を防止できる。
その際、蒸気圧の低い重合禁止剤を用いれば、
これはほとんど気化しないので、母材内に拡散
することもなく、したがつて熱処理工程に重合
が阻害されない。さらに、単量体Mbの供給速
度を調節すれば重合禁止剤を加える必要もなく
なり、単量体Mbを何回も繰り返して使用する
ことが可能となつてその回収率が高められる。(2) Polymerization of monomer Mb in the liquid phase can be prevented by adding a polymerization inhibitor to liquid monomer Mb, which is a source of vapor of monomer Mb.
At that time, if a polymerization inhibitor with low vapor pressure is used,
Since it hardly evaporates, it does not diffuse into the base material, and therefore, polymerization is not inhibited during the heat treatment process. Furthermore, by adjusting the supply rate of monomer Mb, there is no need to add a polymerization inhibitor, making it possible to use monomer Mb many times and increasing its recovery rate.
しかしながら、この方法には次のような欠点が
ある。すなわち、単量体Mbを気相から母材中に
拡散させる場合、気相中の単量体Mb濃度はその
気相温度における蒸気圧に依存することになるか
ら、この拡散工程を効率的に進めるのに適当な単
量体の種類は蒸気圧の高い特定の単量体に制約さ
れてしまう。例えば、特開昭51−16394号の方法
によつて低色収差を有する合成樹脂光伝送体を製
造する際に使用可能なジエチレングリコールビス
アリルカーボネート(単量体Ma)と、1,1,
3−トリハイドロパーフルオロプロピル(単量体
Mb)との組合せは、後者の蒸気圧が低くて直径
4mmやそれ以上の母材に拡散させることが難しい
ため、特開昭54−119939号の方法には適用できな
かつた。 However, this method has the following drawbacks. In other words, when monomeric Mb is diffused from the gas phase into the base material, the monomeric Mb concentration in the gas phase depends on the vapor pressure at the gas phase temperature. The types of monomers suitable for proceeding are limited to specific monomers with high vapor pressures. For example, 1,1,
3-trihydroperfluoropropyl (monomer
The combination with Mb) could not be applied to the method of JP-A-54-119939 because the latter has a low vapor pressure and is difficult to diffuse into a base material with a diameter of 4 mm or more.
この発明は、このような従来技術の欠点を克服
する一方、それぞれの長所を生かしたものであ
る。そして、単量体Maと単量体Mbとの種々の
組合せについて、その中心から外周部に至る母材
の広範囲に亘つて所期の屈折率分布を形成できる
合成樹脂光伝送体の製造方法を提供するものであ
る。 The present invention overcomes the drawbacks of these prior art technologies while taking advantage of their respective strengths. We then developed a method for manufacturing synthetic resin optical transmission bodies that can form desired refractive index distributions over a wide range of the base material from the center to the outer periphery for various combinations of monomer Ma and monomer Mb. This is what we provide.
すなわち、この発明は、屈折率Naの網状重合
体Paを生成する単量体Maの不完全な重合を行つ
て自己保形性を有する母材を形成し、屈折率Na
とは異なる屈折率Nbを有する重合体Pbを生成し
かつ液体状態にある単量体Mbを、前記母材の表
面に接触させてその内部へ拡散させると共に、さ
らに加熱重合させるようにした、屈折率分布を有
する合成樹脂光伝送体の製造方法において、前記
単量体Maを用いて得られた成形用流体を成形管
内に送り込んでこの成形管内で前記自己保形性母
材を連続的に形成し、次いで、前記成形管から連
続的に出て来る前記自己保形性母材に、
前記液状単量体Mbを含有する液相拡散室、
前記単量体Mbと同一または異なる単量体
Mcであつて、
(a) Nc=Nb
(b) Nc<NaおよびNb<Na
(c) Nc>NaおよびNb>Na
なる(a)〜(c)の条件の何れか1つを満足する屈折
率Ncを有する重合体Pcを生成しかつ一定温度
に加熱制御された気体状または霧滴状の単量体
Mcを含有する気相室、
を順次通過させるようにしたことを特徴とする合
成樹脂光伝送体の製造方法に係るものである。 That is, this invention performs incomplete polymerization of a monomer Ma that produces a network polymer Pa with a refractive index of Na to form a self-shape-retaining base material, and has a refractive index of Na.
A refraction method that produces a polymer Pb having a refractive index different from that of Nb, and in which a monomer Mb in a liquid state is brought into contact with the surface of the base material and diffused into the interior thereof, and is further heated and polymerized. In the method for manufacturing a synthetic resin light transmission body having a rate distribution, a molding fluid obtained using the monomer Ma is fed into a molding tube to continuously form the self-shape-retaining base material in the molding tube. Then, in the self-shape-retaining base material continuously coming out of the molded tube, a liquid phase diffusion chamber containing the liquid monomer Mb, a monomer that is the same as or different from the monomer Mb.
Refraction that satisfies any one of the conditions (a) to (c) that is Mc and (a) Nc=Nb (b) Nc<Na and Nb<Na (c) Nc>Na and Nb>Na A monomer in the form of gas or droplets that forms a polymer Pc with a ratio Nc and is heated and controlled to a constant temperature.
The present invention relates to a method for manufacturing a synthetic resin optical transmission body, characterized in that the material is sequentially passed through a vapor chamber containing Mc.
このように構成したこの発明の製造方法によれ
ば、自己保形性を有する母材の形成、この母材へ
の単量体Mbの内部拡散及び単量体Mcによる前
記母材の加熱重合を順次連続的に行うことができ
るから、均一な特性を有しかつ品質の一定な屈折
率分布型合成樹脂光伝送体を簡単な製造工程で以
つて大量に生産することができる。また、母材に
拡散させる単量体の大部分を占める単量体Mbは
蒸気圧の高いものに限れず、また単量体Mcも、
母材の外周部からの単量体Mbの蒸発を抑制する
だけでよいから、特に蒸気圧の高いものである必
要がない。また、熱処理を単量体Mc(単量体Mb
と同一であつてよい)の蒸気(気体状または霧滴
状)を含む雰囲気中で行うから、母材の外周部付
近での屈折率分布の歪みを除去または回避でき
る。 According to the manufacturing method of the present invention configured as described above, formation of a base material having self-shape retention, internal diffusion of monomer Mb into this base material, and heating polymerization of the base material by monomer Mc are performed. Since the process can be carried out sequentially and continuously, it is possible to mass-produce graded index synthetic resin optical transmitters having uniform characteristics and constant quality through a simple manufacturing process. In addition, monomer Mb, which accounts for most of the monomers diffused into the base material, is not limited to those with high vapor pressure, and monomer Mc also has
Since it is only necessary to suppress the evaporation of the monomer Mb from the outer periphery of the base material, it is not necessary to have a particularly high vapor pressure. In addition, heat treatment can be applied to monomer Mc (monomer Mb
Since the process is carried out in an atmosphere containing vapor (which may be the same as the above) (in the form of gas or droplets), distortion of the refractive index distribution near the outer periphery of the base material can be removed or avoided.
次に、この発明による合成樹脂光伝送体の製造
方法の実施例を、図面に示す装置を用いた場合に
ついて述べる。 Next, an embodiment of the method for manufacturing a synthetic resin optical transmission body according to the present invention will be described using the apparatus shown in the drawings.
まず、単量体Maを予備重合させて、ゲル化直
前で流動性を保持している粘性流体(プレポリマ
ー)を生成させる。このプレポリマー1を押出し
器2に入れ、冷却水によつて一旦冷却しながら、
連続的に押出す。 First, the monomer Ma is prepolymerized to produce a viscous fluid (prepolymer) that maintains fluidity just before gelation. This prepolymer 1 is put into an extruder 2, and while being cooled once with cooling water,
Extrude continuously.
ここでプレポリマーは一般式:
D=Kσn ……(4)
(式中、Dはずり速度、σはずり応力、Kは塑
性粘度の逆数、nは定数をそれぞれ表わす。)
で表わされる非ニユートン流体の一般方程式
(Ostwaldのべき法則)における20℃でのnの値
が1.10以上である塑性流動を示すことが望まし
い。以下にその理由を述べる。 Here, the prepolymer has the following general formula: D=Kσ n ...(4) (In the formula, D is the shear rate, σ is the shear stress, K is the reciprocal of the plastic viscosity, and n is the constant.) It is desirable to exhibit plastic flow in which the value of n at 20°C in the Newtonian fluid general equation (Ostwald's power law) is 1.10 or more. The reason is explained below.
単量体または低粘度プレポリマーのようなニユ
ートン流体に近い流体を細長い管内に導入し、そ
の管内を通過させながら加熱して重合させる場
合、熱は管の外側から加えられるために、管近傍
の周辺領域から重合が進み、それに伴つて粘度が
上昇して行く。管内を流れる流体には、中心が最
大で周辺に向かうに従つて放物線状に流速が減少
するという速度分布が元々存在しているが、重合
が進むにつれて、この周辺領域と中心領域との間
の速度差はさらに大きくなる。そして、最終的に
は周辺領域の流体が先にゲル化して管内に滞留
し、中心領域の流体はほとんど重合せずに管から
流れ出ることになる。 When a fluid similar to a Newtonian fluid, such as a monomer or a low-viscosity prepolymer, is introduced into a long and thin tube and is heated and polymerized while passing through the tube, the heat is applied from the outside of the tube, so Polymerization proceeds from the peripheral region, and the viscosity increases accordingly. The fluid flowing inside the tube originally has a velocity distribution in which the flow velocity is maximum at the center and decreases parabolically toward the periphery, but as polymerization progresses, the velocity distribution between the peripheral region and the center region increases. The speed difference becomes even larger. In the end, the fluid in the peripheral region gels first and stays in the tube, while the fluid in the central region flows out of the tube without polymerizing.
これを是正するためには、管内での流体の速度
分布をなるべく一定にする必要がある。すなわ
ち、管内の流体をビンガム流体に近づければよ
い。ビンガム流体は上記(4)式においてはn=∞の
場合であつて、管内の流体の流速は一定となる。
nが小さくなつて1に近づくほど、流体はニユー
トン流体に近づく。また、管の内壁に近い周辺付
近での流体の流速はnの値によつてはそれほど変
化せず、むしろnが大きいほどこの流速も大きい
が、nが1に近づくほど中心付近での流速が大き
くなり、その結果周辺領域と中心領域との流速の
差が大きくなつて速度分布の放物線がシヤープに
なる。 In order to correct this, it is necessary to make the velocity distribution of the fluid within the pipe as constant as possible. That is, it is sufficient to bring the fluid in the pipe closer to Bingham fluid. In the case of Bingham fluid, n=∞ in the above equation (4), and the flow rate of the fluid in the pipe is constant.
As n becomes smaller and approaches 1, the fluid approaches a Newtonian fluid. In addition, the flow velocity of the fluid near the periphery near the inner wall of the pipe does not change much depending on the value of n; in fact, the larger n is, the greater the flow velocity is, but as n approaches 1, the flow velocity near the center increases. As a result, the difference in flow velocity between the peripheral region and the central region becomes large, and the parabola of the velocity distribution becomes sharp.
このような観点から、上述したように単量体
Maを予備重合させて、nの値が1.10以上である
粘性流体としてから管内に送り込むのが好まし
い。すなわち、nの値が1.10未満では、はじめに
周辺付近がゲル化されてしまうと、中心付近の単
量体Maは重合されずに管内から流出し、良好な
母材が形成できない。この場合、流速を極端に落
とせば母材ができないこともないが、生産性が悪
くなつて実用的でない。また、さらに好ましくは
nの値は大きくとも1.50である。これはnの値が
大きすぎても管内への押し込みが困難になつたり
母材が不均質となつて不都合が生ずるからであ
る。 From this point of view, as mentioned above, monomers
It is preferable to prepolymerize Ma to form a viscous fluid with an n value of 1.10 or more before feeding it into the pipe. That is, if the value of n is less than 1.10, if the vicinity of the periphery is first gelled, the monomer Ma in the vicinity of the center will not be polymerized and will flow out of the tube, making it impossible to form a good base material. In this case, if the flow rate is extremely reduced, the base metal will not be formed, but productivity will be poor and this is not practical. Further, more preferably, the value of n is at most 1.50. This is because if the value of n is too large, it becomes difficult to push the material into the pipe, and the base material becomes non-uniform, causing problems.
なお、上記(4)式におけるKの値およびnの値は
それぞれ粘度計(例えば回転式粘度計)を用いて
求めることができる。すなわち粘度計の回転数
(これでDが決まる)を変えて、それぞれのσを
測定した後、これをグラフにプロツトしてKおよ
びnの値を求める。 Note that the value of K and the value of n in the above equation (4) can be determined using a viscometer (for example, a rotational viscometer). That is, after changing the rotational speed of the viscometer (which determines D) and measuring each σ, this is plotted on a graph to determine the values of K and n.
押し出されたプレポリマー1は、引き続き黄銅
製ブロツク等の加熱ジヤケツト3を貫通するテフ
ロンチユーブ4中に連続的に導入される。このテ
フロンチユーブ4は円形断面を有する直径1〜20
mmのものであつてよい。ここで、予めテフロンチ
ユーブ4内に上方からステンレス管の下端部を挿
入しておくと、プレポリマー1の先端がこのステ
ンレス管の下端部に接触した状態でゲル化するの
で、ステンレス管の下端部とプレポリマー1の先
端とが一体結合される。この後押し出し速度と同
じ速度でステンレス管を引き上げ装置で引き上げ
ると、それに伴われたプレポリマーは全製造工程
を経過する間に光伝送体となつて連続的にかつ装
置内に滞ることなく生成されて出てくる。加熱ジ
ヤケツト3には、その上部に比較的高温の温水
5、下部にそれより低温の温水6がそれぞれ供給
されていて、下部から上部に向つて次第に温度が
上昇するような温度勾配でもつて、テフロンチユ
ーブ4を加熱している。そこで、テフロンチユー
ブ4を通過するうちにプレポリマー1は加熱重合
してゲル化し、このゲル化したプレポリマーは母
材7となる。この加熱重合の際の加熱速度は0.1
〜10℃/分であるのが好ましい。上述したような
温度勾配のもとで加熱される場合には、プレポリ
マー1の重合およびそれに伴う粘度上昇が共に
徐々に進行するから、ビンガム流体に近い流動状
態に保持したまま、プレポリマー1を流動させる
ことが可能となる。その結果、半径方向に均一な
組成を持つた母材7を連続的に形成することが可
能となる。なお、ここでテフロンチユーブ4は、
プレポリマー1や母材7との摩擦が小さいために
特に有用であるが、他の樹脂や金属製のチユーブ
であつてさしつかえない。 The extruded prepolymer 1 is then continuously introduced into a Teflon tube 4 passing through a heating jacket 3, such as a brass block. This Teflon tube 4 has a circular cross section with a diameter of 1 to 20 mm.
It may be mm. Here, if the lower end of the stainless steel tube is inserted into the Teflon tube 4 from above in advance, the tip of the prepolymer 1 will gel while in contact with the lower end of the stainless steel tube. and the tip of prepolymer 1 are integrally bonded. When the stainless steel tube is pulled up by a pulling device at the same speed as this push-out speed, the prepolymer accompanying it becomes a light transmitting body and is produced continuously and without stagnation in the device during the entire manufacturing process. It comes out. The heating jacket 3 is supplied with relatively high-temperature hot water 5 at the top and hot water 6 at a lower temperature at the bottom. Tube 4 is being heated. Then, while passing through the Teflon tube 4, the prepolymer 1 is polymerized and gelled by heating, and this gelled prepolymer becomes the base material 7. The heating rate during this thermal polymerization is 0.1
Preferably it is ~10°C/min. When heated under the temperature gradient described above, both the polymerization of prepolymer 1 and the accompanying increase in viscosity proceed gradually. It becomes possible to make it flow. As a result, it becomes possible to continuously form the base material 7 having a uniform composition in the radial direction. In addition, here, the Teflon tube 4 is
This tube is particularly useful because it has low friction with the prepolymer 1 and the base material 7, but tubes made of other resins or metals are also acceptable.
このようにして、加熱ジヤケツト3内のテフロ
ンチユーブ4からは、ほとんど流動性を失つて自
己保形性を有するゲル状の母材7が生成されて来
る。この母材7は、アセトンに不溶な成分、すな
わち網状重合体の部分を好ましくは5〜90重量
%、さらに好ましくは10〜50重量%含んでいる。
この成分が少なすぎると流動性が大きくなり、ま
た多すぎると後の拡散工程で単量体Mbの拡散速
度が遅くなりすぎるので好ましくない。 In this way, the Teflon tube 4 in the heating jacket 3 produces a gel-like base material 7 that has almost lost its fluidity and has self-shape retention. The base material 7 preferably contains an acetone-insoluble component, ie, a network polymer portion, in an amount of 5 to 90% by weight, more preferably 10 to 50% by weight.
If this component is too small, the fluidity becomes high, and if it is too large, the diffusion rate of monomer Mb becomes too slow in the subsequent diffusion step, which is not preferable.
続いて、母材7は拡散装置8に送り込まれる。
この拡散装置8の下方部分は液相拡散室9となつ
ていて、この液相拡散室9に注入口10から液状
の単量体Mbが供給される。この単量体Mbは液
相拡散室9に溜められ、その余剰分は排出口11
から排出される。液相拡散室9に滞溜する間に、
母材7には単量体Mbがそのほど中心まで拡散
し、中心軸からの距離の二乗にほぼ比例して連続
的に増加するような単量体Mbの濃度勾配が母材
7内に形成される。また、この液相拡散室9の単
量体Mb中には、バブル器12が配置されてい
て、このバブル器12から窒素ガスの気泡を発生
させることにより単量体Mbの蒸気を発生させ
る。こうして気体状または霧滴状の単量体Mbの
蒸気が、液相拡散室9の上方に後続している気相
室13まで上昇してこの気相室13に充満し、気
相室13に単量体Mbの蒸気を含む雰囲気を形成
する。単量体Mbは排気口17から真空ポンプ
(図示せず)によつて回収される。液相拡散室9
は予め窒素置換されていて、酸素による重合阻害
を防止するようにしている。 Subsequently, the base material 7 is fed into a diffusion device 8.
The lower part of this diffusion device 8 is a liquid phase diffusion chamber 9, and liquid monomer Mb is supplied to this liquid phase diffusion chamber 9 from an injection port 10. This monomer Mb is stored in the liquid phase diffusion chamber 9, and the surplus is stored at the discharge port 11.
is discharged from. While staying in the liquid phase diffusion chamber 9,
In the base material 7, monomer Mb diffuses to the center, and a concentration gradient of monomer Mb is formed in the base material 7, which increases continuously in approximately proportion to the square of the distance from the central axis. be done. Further, a bubbler 12 is disposed in the monomer Mb of the liquid phase diffusion chamber 9, and vapor of the monomer Mb is generated by generating nitrogen gas bubbles from the bubbler 12. In this way, the vapor of the monomer Mb in the form of gas or droplets rises to the gas phase chamber 13 following the liquid phase diffusion chamber 9, fills this gas phase chamber 13, and enters the gas phase chamber 13. An atmosphere containing monomeric Mb vapor is formed. Monomer Mb is recovered from the exhaust port 17 by a vacuum pump (not shown). Liquid phase diffusion chamber 9
is substituted with nitrogen in advance to prevent inhibition of polymerization by oxygen.
単量体Mbの拡散が終わつた母材7は、こうし
て単量体Mbの蒸気を含む雰囲気によつて満たさ
れた気相室13に導入される。気相室13は、そ
れを取り囲む外側管14に流される温水によつて
加熱されている。この気相室13に滞溜する間
に、拡散した単量体Mbの一部が単独であるいは
母材7中に残留している単量体Maやプレポリマ
ーと重合し、その結果、単量体Mbの濃度勾配が
母材7内に固定されていく。この際、母材7は単
量体Mbの蒸気を含んでいる雰囲気に包まれてい
るから、母材7の外周部から気相中へ単量体Mb
が蒸発するのが抑制される。ひいては、外周部付
近における屈折率の歪みがほとんど存在しないか
あるいは狭い範囲でしか存在しない光伝送体を生
成できる。単量体Mbは気相中に少くともその飽
和濃度の20%以上含まれるのが好ましい。そうす
れば、単量体Mbの濃度(蒸気圧)が母材7の外
周部に拡散した単量体Mbの濃度(蒸気圧)とほ
ぼ等しいかそれ以上となる。単量体Mbの濃度が
母材外周部よりも気相中で大きければ、単量体
Mbの加熱重合と同時に単量体Mbの気相から母
材中への拡散が行われる。 The base material 7 in which the monomer Mb has been diffused is thus introduced into the gas phase chamber 13 filled with an atmosphere containing the monomer Mb vapor. The gas phase chamber 13 is heated by hot water flowing through an outer tube 14 surrounding it. While remaining in this gas phase chamber 13, a part of the diffused monomer Mb polymerizes alone or with the monomer Ma or prepolymer remaining in the base material 7, and as a result, the monomer Mb The concentration gradient of body Mb is fixed in the base material 7. At this time, since the base material 7 is surrounded by an atmosphere containing the vapor of the monomer Mb, the monomer Mb flows from the outer periphery of the base material 7 into the gas phase.
evaporation is suppressed. As a result, it is possible to produce an optical transmission body in which distortion in the refractive index near the outer periphery is almost absent or exists only in a narrow range. It is preferable that the monomeric Mb is contained in the gas phase in an amount of at least 20% or more of its saturation concentration. By doing so, the concentration (vapor pressure) of the monomer Mb becomes approximately equal to or higher than the concentration (vapor pressure) of the monomer Mb diffused into the outer peripheral portion of the base material 7. If the concentration of monomer Mb is higher in the gas phase than at the outer periphery of the base material, the monomer Mb
At the same time as the heating polymerization of Mb, the monomer Mb diffuses from the gas phase into the base material.
液相拡散室9中の単量体Mbの温度は、特にこ
の単量体Mbから蒸気を発生させるような場合、
単量体Mbが比較的高い蒸気圧を有しかつ母材内
に拡散できる値に保たれる必要があり、例えば5
〜90℃に設定される。この温度が高くなればなる
ほど、単量体Mbの拡散速度は大きくなるが、母
材自体の重合速度も増大してしまい、また単量体
Mbが液相中で重合して粘稠となるので好ましく
ない。また、母材を拡散室8中に滞溜させておく
時間(拡散時間)および上記拡散温度は、得よう
とする光伝送体の屈折率勾配すなわち単量体Mb
の上記濃度勾配によつて決められる。しかし、こ
の拡散時間が極度に長かつたり拡散温度が高すぎ
たりすると、単量体Mbの濃度勾配が平坦化した
りあるいは母材の外周部付近で濃度勾配が急に大
きくなる恐れがあり、所望の屈折率勾配が得られ
ない。 The temperature of the monomer Mb in the liquid phase diffusion chamber 9 is particularly high when vapor is generated from the monomer Mb.
Monomer Mb has a relatively high vapor pressure and must be maintained at a value that allows it to diffuse into the matrix, for example 5
Set to ~90℃. As this temperature increases, the diffusion rate of the monomer Mb increases, but the polymerization rate of the base material itself also increases, and the monomer Mb also increases.
This is not preferred because Mb polymerizes in the liquid phase and becomes viscous. In addition, the time for which the base material is retained in the diffusion chamber 8 (diffusion time) and the above-mentioned diffusion temperature are determined by the refractive index gradient of the optical transmission body to be obtained, that is, the monomer Mb
is determined by the above concentration gradient of . However, if this diffusion time is extremely long or the diffusion temperature is too high, the concentration gradient of the monomer Mb may flatten or suddenly increase near the outer periphery of the base material. refractive index gradient cannot be obtained.
この実施例では、液相拡散室9の単量体Mbを
利用して気相室13の雰囲気を形成している。す
なわち単量体Mcが単量体Mbと同一の場合につ
いて示しているが、単量体Mcは単量体Mbとは
異なるものやそれらの混合物であつてもよく、ま
た単量体Mbとこれとは別の単量体との混合物で
あつてもよい。単量体Mbとは全く異なる気体状
または霧滴状の単量体Mcを気相中に含有させる
場合には、気相室13と液相拡散室9とを仕切
り、液相拡散室9中の単量体Mbをバブルせずに
液相拡散にのみ用いる。そして、気相室13には
気体状または霧滴状の単量体Mcを蒸気発生器等
から導入する。また、実施例の場合と同様にして
単量体Mbの蒸気を気相室に満たし、さらに別の
単量体Mcの蒸気を気相室に導くと、気相室内は
単量体Mbの蒸気と単量体Mcの蒸気とが混合し
た系になる。このような場合、単量体Mcが常温
で気体であるような化合物であつても使用可能と
なる。ただし、いずれの場合においても、単量体
Ma,MbおよびMcの単独重合体Pa,Pb,Pcの
屈折率をそれぞれNa,Nb,Ncとした場合に、
NbがNaよりも大きければNcもNaよりも大き
く、逆にNbがNaよりも小さい場合には、Ncも
Naより小さいような組合せを選ばなければ、所
望の屈折率分布は得られない。 In this embodiment, the monomer Mb in the liquid phase diffusion chamber 9 is used to form the atmosphere in the gas phase chamber 13. In other words, the case where monomer Mc is the same as monomer Mb is shown, but monomer Mc may be different from monomer Mb or a mixture thereof, and monomer Mb and this It may also be a mixture with other monomers. When a gaseous or atomized monomer Mc that is completely different from the monomer Mb is contained in the gas phase, the gas phase chamber 13 and the liquid phase diffusion chamber 9 are partitioned, and the liquid phase diffusion chamber 9 is monomeric Mb is used only for liquid phase diffusion without bubbling. Then, a gaseous or mist-like monomer Mc is introduced into the gas phase chamber 13 from a steam generator or the like. In addition, when the vapor of monomer Mb is filled in the gas phase chamber in the same manner as in the example, and the vapor of another monomer Mc is introduced into the gas phase chamber, the vapor of monomer Mb is inside the gas phase chamber. The system is a mixture of the monomer Mc and the monomer Mc vapor. In such a case, even if the monomer Mc is a compound that is a gas at room temperature, it can be used. However, in any case, the monomer
When the refractive index of homopolymers Pa, Pb, and Pc of Ma, Mb, and Mc are Na, Nb, and Nc, respectively,
If Nb is larger than Na, Nc is also larger than Na, and conversely, if Nb is smaller than Na, Nc is also larger than Na.
Unless a combination is selected in which Na is smaller than Na, the desired refractive index distribution cannot be obtained.
気相室13での加熱重合後、母材7はさらに窒
素置換されている熱処理管15に導かれて、加熱
重合を完結される。この熱処理管15はヒータ1
6によつて加熱されているが、このヒータ16の
温度を装置の下部から上部へと段階的に高温にし
ていくことによつて、温度勾配を形成させるよう
にしてもよい。またこの熱処理管15にも単量体
Mbの蒸気が導入されていてよい。 After heating and polymerizing in the gas phase chamber 13, the base material 7 is further led to a heat treatment tube 15 that is purged with nitrogen, and the heating and polymerization is completed. This heat treatment tube 15 is the heater 1
However, a temperature gradient may be formed by increasing the temperature of the heater 16 stepwise from the bottom to the top of the device. Also, this heat treatment tube 15 also contains a monomer.
Mb vapor may be introduced.
こうして得られる光伝送体18の屈折率は、後
述するように単量体Maと単量体Mbとの組合せ
によつて、中心軸からの距離の二乗にほぼ比例し
て半径方向に連続的に増大あるいは減少する屈折
率勾配を有している。この屈折率は光伝送体の長
さ方向には変化せず一定である。 As will be described later, the refractive index of the light transmitting body 18 obtained in this way varies continuously in the radial direction approximately in proportion to the square of the distance from the central axis due to the combination of monomer Ma and monomer Mb. It has a refractive index gradient that increases or decreases. This refractive index does not change in the length direction of the optical transmission body and remains constant.
上述した実施例では、母材を形成させる工程、
単量体Mbを拡散させる工程および熱処理工程を
すべて連続的に行つているから、均一な特性を有
しかつ品質の一定な光伝送体が製造可能となる。 In the embodiments described above, the step of forming the base material,
Since the step of diffusing monomer Mb and the heat treatment step are all carried out continuously, it is possible to manufacture an optical transmission body with uniform characteristics and constant quality.
この発明の方法において、単量体Maとしては
重合して透明で屈折率がNaの網状重合体Paを生
成することができる単量体が使用されるが、この
単量体は単一の単量体であつても複数個の単量体
の混合物であつてもよい。このような単量体Ma
としては、アリル基、アクリル酸基、メタクリル
酸基およびビニル基のような二重結合を含む基を
それぞれ2個以上有するか、これらのうちの2種
類以上を同時に有する単量体が好適である。次に
単量体Maの具体例を挙げる。 In the method of this invention, a monomer that can be polymerized to produce a transparent network polymer Pa having a refractive index of Na is used as the monomer Ma, and this monomer is a single monomer. It may be a monomer or a mixture of a plurality of monomers. Such a monomer Ma
As the monomer, monomers each having two or more double bond-containing groups such as an allyl group, an acrylic acid group, a methacrylic acid group, and a vinyl group, or having two or more of these groups at the same time, are preferable. . Next, a specific example of monomer Ma will be given.
(1) アリル化合物およびその混合物。(1) Allyl compounds and mixtures thereof.
フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、テ
レフタル酸ジアリル、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネート等のジアリルエステル;トリ
メリト酸トリアリル、リン酸トリアリル、亜リン
酸トリアリル等のトリアリルエステル;メタクリ
ル酸アリル、アクリル酸アリル等の不飽和酸アリ
ルエステル。 Diallyl esters such as diallyl phthalate, diallyl isophthalate, diallyl terephthalate, and diethylene glycol bisallyl carbonate; triallyl esters such as triallyl trimellitate, triallyl phosphate, and triallyl phosphite; unsaturated materials such as allyl methacrylate and allyl acrylate Acid allyl ester.
(2) R1−R2−R3で表わされる化合物およびその
混合物。(2) A compound represented by R 1 −R 2 −R 3 and a mixture thereof.
R1およびR3がいずれもビニル基、アクリル酸
基、ビニルエステル基、またはメタクリル酸基で
ある化合物;R1およびR3のいずれか一方がビニ
ル基、アクリル酸基、メタクリル酸基およびビニ
ルエステル基の4つの基のうちのいずれかであ
り、他方が残りの3つの基のうちのいずれかであ
る化合物。ここでR2は以下に示される2価の基
のうちから選択できる。 A compound in which R 1 and R 3 are both a vinyl group, an acrylic acid group, a vinyl ester group, or a methacrylic acid group; either one of R 1 and R 3 is a vinyl group, an acrylic acid group, a methacrylic acid group, or a vinyl ester A compound in which the other is any of the remaining three groups. Here, R 2 can be selected from the divalent groups shown below.
R2:
(p−またはm−異性体)
(p−またはm−異性体)
−(CH2CH2O)n――CH2CH2−(m=0〜20)
−(CH2)p− (p=3〜15)
(i,j=1〜3)
(k=0〜20)
(3) 上記(1)と(2)の単量体の混合物、またはモノビ
ニル化合物、ビニルエステル類、アクリル酸エ
ステル類およびメタクリル酸エステル類の5種
のうちの少なくとも1種と上記(1)または(2)の単
量体(またはその混合物)との混合物。 R2 : (p- or m-isomer) (p- or m-isomer) −(CH 2 CH 2 O) n --CH 2 CH 2 −(m=0 to 20) −(CH 2 ) p − (p=3 to 15) (i,j=1~3) (k=0-20) (3) A mixture of the monomers (1) and (2) above, or at least one of the five monovinyl compounds, vinyl esters, acrylic esters, and methacrylic esters. A mixture of a species and the monomer (1) or (2) above (or a mixture thereof).
この発明において、単量体Mbとしてはそれが
重合した時に、上記屈折率Naよりも大きいかま
たは小さい屈折率Nbを有する透明な重合体Pbを
形成するものが選ばれる。この単量体Mbは単一
の単量体であつても、複数種の単量体の混合物で
あつてもよい。重合体Pbは網状重合体および線
形重合体のいずれであつてもよい。屈折率Nbが
屈折率Naよりも小さい場合、得られる光伝送体
は上記(1)式で表わされるような屈折率分布が形成
された凸レンズ作用を有するものとなる。逆に、
屈折率Nbが屈折率Naよりも大きい場合には、上
記(3)式で表わされる屈折率分布で凹レンズ作用を
有する光伝送体が得られる。これらの屈折率の差
(|Na−Nb|)は0.005以上であるのが好まし
く、この差が小さすぎると所望の屈折率勾配が得
られない。また、単量体Mbは、特に気相拡散さ
せる場合、比較的高い蒸気圧を有するものである
のが好ましく、例えば拡散温度において5mmHg
よりも高い飽和蒸気圧を有するのが好ましい。こ
のような単量体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
エンおよびこれらの混合物が挙げられる。 In this invention, the monomer Mb is selected from a monomer which forms a transparent polymer Pb having a refractive index Nb greater than or less than the above-mentioned refractive index Na when it is polymerized. This monomer Mb may be a single monomer or a mixture of multiple types of monomers. The polymer Pb may be either a reticular polymer or a linear polymer. When the refractive index Nb is smaller than the refractive index Na, the resulting optical transmission body has a convex lens action with a refractive index distribution as expressed by the above equation (1). vice versa,
When the refractive index Nb is larger than the refractive index Na, an optical transmission body having a concave lens effect can be obtained with the refractive index distribution expressed by the above equation (3). The difference between these refractive indexes (|Na−Nb|) is preferably 0.005 or more, and if this difference is too small, a desired refractive index gradient cannot be obtained. In addition, the monomer Mb preferably has a relatively high vapor pressure, especially when diffused in a gas phase, for example, 5 mmHg at the diffusion temperature.
It is preferred to have a saturated vapor pressure higher than . Examples of such monomers Mb include styrene, methacrylates, acrylates, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylonitrile, butadiene and mixtures thereof.
この発明の網状重合体Paと単量体Mbとの組合
せの好ましい例としては後述するような低色収差
の光伝送体の製造に適したものの他に次のような
組合せが挙げられる。まずNa>Nbの場合、フタ
ル酸ジアリル重合体−メタクリル酸メチル、フタ
ル酸ジアリル重合体−アクリル酸メチルとメタク
リル酸メチルとの混合物、イソフタル酸ジアリル
重合体−メタクリル酸メチル、フタル酸ジアリル
重合体とスチレンとの共重合体−メタクリル酸エ
ステル、イソフタル酸ジアリルとスチレンとの共
重合体−アクリル酸エステル、フタル酸ジビニル
と安息香酸ジビニルとの共重合体−メタクリル酸
エステル、イソフタル酸ジビニルと安息香酸ビニ
ルとの共重合体−メタクリル酸エステル、安息香
酸ビニルとイソフタル酸ジアリルとの共重合体−
メタクリル酸エステルなどである。また、Na<
Nbの場合の例は、ジエチレングリコールビスア
リルカーボネート重合体−スチレン、ジエチレン
グリコールビスアリルカーボネート重合体−イソ
フタル酸ジアリルなどである。 Preferred examples of the combinations of the network polymer Pa and the monomer Mb of the present invention include those suitable for producing a light transmitting body with low chromatic aberration as described below, as well as the following combinations. First, in the case of Na > Nb, diallyl phthalate polymer - methyl methacrylate, diallyl phthalate polymer - mixture of methyl acrylate and methyl methacrylate, diallyl isophthalate polymer - methyl methacrylate, diallyl phthalate polymer Copolymer with styrene - methacrylic acid ester, copolymer with diallyl isophthalate and styrene - acrylic acid ester, copolymer with divinyl phthalate and divinyl benzoate - methacrylic acid ester, divinyl isophthalate and vinyl benzoate - Copolymer of methacrylic acid ester, vinyl benzoate and diallyl isophthalate -
Such as methacrylic acid ester. Also, Na<
Examples of Nb include diethylene glycol bisallyl carbonate polymer-styrene, diethylene glycol bisallyl carbonate polymer-diallyl isophthalate, and the like.
また、特に、低色収差の合成樹脂光伝送体を製
造するに適した単量体Maと単量体Mbとの組合
せとしては、次のようなものが例示できる。 In addition, the following combinations of monomer Ma and monomer Mb are particularly suitable for producing a synthetic resin optical transmission body with low chromatic aberration.
(a) Maとしてジエチレングリコールビスアリル
カーボネート、またはこれとフタル酸ジアリ
ル、イソフタル酸ジアリル、安息香酸ビニルも
しくはスチレンとの混合物(ただし、この混合
物中のジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネートの量は50重量%以上であるのが好まし
く、より好ましくは70重量%以上である)。
Mbとして、化合物(A):
〔式中、Xは水素原子またはメチル基、Yは
フエニル基、メチルフエニル基、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、
(x=0〜2)、
(y=0〜2)および
(―CH2CH2O)zCH3(z=1〜3)からなる群か
ら選ばれた基を表わす。〕
で表わされる化合物またはその混合物。(a) Diethylene glycol bisallyl carbonate as Ma, or a mixture thereof with diallyl phthalate, diallyl isophthalate, vinyl benzoate or styrene (provided that the amount of diethylene glycol bisallyl carbonate in this mixture is not less than 50% by weight) (more preferably 70% by weight or more).
Compound (A) as Mb: [Wherein, X is a hydrogen atom or a methyl group, Y is a phenyl group, a methylphenyl group, a vinyl group, i
-propyl group, i-butyl group, s-butyl group,
t-butyl group, (x=0~2), Represents a group selected from the group consisting of (y=0-2) and (-CH 2 CH 2 O) z CH 3 (z=1-3). ] A compound represented by or a mixture thereof.
(b) Maとしてジエチレングリコールビスアリル
カーボネート、またはこれとアクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチ
ルもしくはメタクリル酸t−ブチルとの混合物
(ただし、この混合物中のジエチレングリコー
ルビスアリルカーボネートの量は10重量%以上
であるのが好ましい)。Mbとして、化合物(B)
〔式中、Xは水素原子またはメチル基であ
り、Yは−(CF2)iF(i=1〜6)、−CH2
(CF2)jH(j=1〜8)、−CH2CH2OCH2CF3、
−(CH2CH2O)kCF2CF2H(k=1〜4)、
−(CH2CH2OCH2(CF2)lF(l=1〜6)、
−CH2(CF2)nO(CF2)oF(m=1〜2、n=1
〜4)から成る群より選ばれた基を表わす。〕
で表わされるメタクリル酸またはアクリル酸の
含フツ素アルコールエステルや、上記一般式(B)
においてYが−Si(OC2H5)3である化合物(C)。(b) Diethylene glycol bisallyl carbonate as Ma, or a mixture thereof with methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl methacrylate or t-butyl methacrylate (however, the amount of diethylene glycol bisallyl carbonate in this mixture is 10 % by weight or more). Compound (B) as Mb [In the formula, X is a hydrogen atom or a methyl group, and Y is -(CF 2 ) i F (i = 1 to 6), -CH 2
(CF 2 ) j H (j = 1 to 8), -CH 2 CH 2 OCH 2 CF 3 , -(CH 2 CH 2 O) k CF 2 CF 2 H (k = 1 to 4), -(CH 2 CH 2 OCH 2 (CF 2 ) l F (l = 1 to 6), -CH 2 (CF 2 ) n O (CF 2 ) o F (m = 1 to 2, n = 1
~4) represents a group selected from the group consisting of ] Fluorine-containing alcohol ester of methacrylic acid or acrylic acid, or the above general formula (B)
A compound (C) in which Y is -Si( OC2H5 ) 3 .
(c) 単量体Maとしてジエチレングリコールビス
アリルカーボネートと上記化合物(B)または(C)と
の混合物(ただし、この混合物中のジエチレン
グリコールビスアリルカーボネートの量は10重
量%以上であるのが好ましい)。単量体Mbと
して上記化合物(A)。(c) A mixture of diethylene glycol bisallyl carbonate as the monomer Ma and the above compound (B) or (C) (however, the amount of diethylene glycol bisallyl carbonate in this mixture is preferably 10% by weight or more). The above compound (A) as monomer Mb.
この発明の単量体Mcは、単量体Mbと同一ま
たは異なる単量体であつて屈折率Ncの重合体Pc
を生成するものである。この単量体Mcも単一の
単量体および複数種の単量体の混合物のいずれで
あつてもよく、また単量体Mbとして例示された
上記化合物の何れも単量体Mcとして使用可能で
ある。そして、特に蒸気圧が高いものが好適であ
る。 The monomer Mc of this invention is a polymer Pc which is the same or different from the monomer Mb and has a refractive index Nc.
is generated. This monomer Mc may be either a single monomer or a mixture of multiple types of monomers, and any of the above compounds exemplified as monomer Mb can be used as monomer Mc. It is. In particular, those with high vapor pressure are suitable.
次に、この発明の具体例を示す。 Next, a specific example of this invention will be shown.
具体例 1
重合開始剤として3.0重量%の過酸化ベンゾイ
ル(BPO)を溶解させたジエチレングリコール
ビスアリルカーボネート(CR−39)を75℃で65
分間加熱して予備重合し、ゲル化直前で流動性を
保持しているプレポリマーを得た。このプレポリ
マーの粘度は20℃で1015cpであり、上記(4)式に
おけるKおよびnの値はそれぞれ2.57×10-2cm2
dyne-1sec-1および1.21であつた。このプレポリ
マー1を第1図に示す装置の押出し器2に入れ、
加熱ジヤケツト3を貫通しているテフロンチユー
ブ4(直径4mm、長さ200mm)の中へ6.3×10-2
ml/minの一定流量で連続的に送り込んだ。加熱
ジヤケツト3には上部に78℃の温水5、下部に58
℃の温水6をそれぞれ流すことによつて温度勾配
を形成させた。テフロンチユーブ4中を40分間で
通過する間に、プレポリマー1はゲル化し、4mm
φの母材7に成形された。この母材7はアセトン
に不溶な成分(網状重合体部分)25重量%、アセ
トンに可溶だがメタノールに不溶の成分(線形重
合体部分)5重量%、アセトンとメタノールの両
方に可溶な成分(単量体および低分子量プレポリ
マー部分)70重量%から成つていた。Specific example 1 Diethylene glycol bisallyl carbonate (CR-39) in which 3.0% by weight of benzoyl peroxide (BPO) was dissolved as a polymerization initiator was heated at 75℃ for 65 minutes.
The mixture was prepolymerized by heating for a minute to obtain a prepolymer that maintained fluidity just before gelation. The viscosity of this prepolymer is 1015 cp at 20°C, and the values of K and n in the above equation (4) are each 2.57 × 10 -2 cm 2
dyne -1 sec -1 and 1.21. This prepolymer 1 is put into an extruder 2 of the apparatus shown in FIG.
6.3×10 -2 into the Teflon tube 4 (diameter 4 mm, length 200 mm) passing through the heating jacket 3.
It was fed continuously at a constant flow rate of ml/min. Heating jacket 3 has 78℃ hot water 5 on the top and 58℃ on the bottom.
A temperature gradient was created by flowing hot water 6 at a temperature of .degree. While passing through Teflon tube 4 for 40 minutes, prepolymer 1 gels and becomes 4 mm thick.
It was molded into a base material 7 of φ. This base material 7 consists of 25% by weight of a component insoluble in acetone (reticular polymer portion), 5% by weight of a component soluble in acetone but insoluble in methanol (linear polymer portion), and a component soluble in both acetone and methanol. It consisted of 70% by weight (monomers and low molecular weight prepolymer parts).
次いで、母材7を引き上げ装置によつて0.25
cm/分の一定速度で拡散装置8に導入した。液相
拡散室9には、メタクリル酸−1,1,3−トリ
ハイドロパーフルオロプロピル(4FMA)を1.0
ml/分の一定流速で流入させた。この4FMAは重
合禁止剤を添加しないで用いた。また、この
4FMA中に200ml/分の流量で窒素をバブルさせ
ることにより、4FMAの蒸気を発生させて、気相
室13を4FMAの蒸気で満たした。液相拡散室9
の温度は70℃とし、また気相室13は80℃の温水
を外側管に流すことにより加温されていた。
4FMAの蒸気は真空ポンプによつて800ml/分の
流量で回収され、トラツプ中で液化された。液化
した4FMAおよび液相拡散室19から流出した
4FMAはほとんど重合しておらず、そのまま繰返
し使用できた。なお、気相室13には予め1000
ml/分の流量で窒素ガスを流入させて窒素置換し
ておいた。 Next, the base material 7 is pulled up to 0.25
It was introduced into the diffuser 8 at a constant speed of cm/min. The liquid phase diffusion chamber 9 contains 1.0% of 1,1,3-trihydroperfluoropropyl methacrylate (4FMA).
A constant flow rate of ml/min was applied. This 4FMA was used without adding a polymerization inhibitor. Also, this
The vapor of 4FMA was generated by bubbling nitrogen into the 4FMA at a flow rate of 200 ml/min, and the gas phase chamber 13 was filled with the vapor of 4FMA. Liquid phase diffusion chamber 9
The temperature was 70°C, and the gas phase chamber 13 was heated by flowing hot water at 80°C through the outer tube.
The 4FMA vapor was collected by a vacuum pump at a flow rate of 800 ml/min and liquefied in the trap. Liquefied 4FMA and liquid phase diffusion chamber 19 flowed out.
4FMA was hardly polymerized and could be used repeatedly as is. In addition, the gas phase chamber 13 is filled with 1000
Nitrogen gas was introduced at a flow rate of ml/min for nitrogen replacement.
母材7を液相拡散室9に約5分間、気相室13
に約30分間滞留させる間に、4FMAを拡散させ、
その一部を加熱重合させた。 The base material 7 is placed in the liquid phase diffusion chamber 9 for about 5 minutes, and then placed in the gas phase chamber 13.
While staying for about 30 minutes, 4FMA is diffused,
A part of it was polymerized by heating.
拡散装置8を経た母材7を、続いて窒素置換し
た熱処理管14に送り込んだ。この熱処理管14
を、ヒータ6によつて下部から、順次90℃、110
℃、120℃、130℃に加熱し、温度勾配を形成させ
た。この熱処理管14内で母材を6時間熱処理し
て重合を完結させた。 The base material 7 that had passed through the diffusion device 8 was then fed into a heat treatment tube 14 that was purged with nitrogen. This heat treatment tube 14
are heated to 90℃ and 110℃ sequentially from the bottom by heater 6.
℃, 120℃, and 130℃ to form a temperature gradient. The base material was heat treated in this heat treatment tube 14 for 6 hours to complete polymerization.
このようにして連続的に作製した直径4mmの棒
状体からは、均一な光学性能を有する棒状凸レン
ズ、すなわち所望の光伝送体が得られた。この棒
状体は、上記(1)式中のAの値が2.22×10-2mm-2の
光伝送体であり、この棒状体中を蛇行して進行す
る光束の周期L(式(2))は42.5mmであつた。また、
この棒状体にはほとんど外周部まで式(1)で表わさ
れるような屈折率分布が形成されていたので、周
辺部を削り落とす必要がなかつた。さらに、凸レ
ンズとしての評価の値、開口数NAも0.45と大き
かつた。 From the rod-shaped bodies having a diameter of 4 mm that were continuously produced in this manner, a rod-shaped convex lens having uniform optical performance, that is, a desired light transmission body was obtained. This rod-shaped body is an optical transmission body in which the value of A in the above equation (1) is 2.22×10 -2 mm -2 , and the period L of the light flux that meanders through this rod-shaped body (equation (2) ) was 42.5mm. Also,
Since this rod-shaped body had a refractive index distribution expressed by equation (1) almost up to the outer periphery, there was no need to shave off the periphery. Furthermore, the evaluation value as a convex lens, the numerical aperture NA, was large at 0.45.
具体例 2
0.10重量%のBPO及び0.50重量%の四臭化炭素
(CBr4)を溶解させたエチレングリコールジメタ
クリレート(EDMA)を窒素雰囲気下45℃で50
分間加熱して、20℃での粘度が930cp、K=3.23
×10-2cm2dyne-1sec-1、およびn=1.19のプレポ
リマーを得た。Specific Example 2 Ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) in which 0.10% by weight of BPO and 0.50% by weight of carbon tetrabromide (CBr 4 ) were dissolved was heated at 45°C under a nitrogen atmosphere for 50 minutes.
Viscosity at 20℃ after heating for 930cp, K=3.23
A prepolymer with x10 -2 cm 2 dyne -1 sec -1 and n=1.19 was obtained.
得られたプレポリマー1を、具体例1と同様に
押出し器2に入れ、さらに、上部に60℃の温水
5、下部に30℃の温水6をそれぞれ流した加熱ジ
ヤケツト3を貫通しているテフロンチユーブ(内
径4mm、長さ96mm)4に6.0×10-2ml/分の一定
流量で連続的に送り込んだ。このテフロンチユー
ブ4を通過する間に、プレポリマー1はゲル化し
て直径4mmの円筒状で透明な母材7に成形され
た。この母材7はアセトンに不溶の成分(網状重
合体部分)15.5重量%、アセトンに可溶でかつメ
タノールに不溶の成分(線形重合体部分)0.3重
量%、およびアセトンとメタノールの両方に可溶
の成分(単量体および低分子量プレポリマー)
84.2重量%からなつていた。 The obtained prepolymer 1 was placed in an extruder 2 in the same manner as in Example 1, and a Teflon tube was inserted through a heating jacket 3 in which hot water 5 at 60°C was poured into the upper part and hot water 6 at 30°C was poured into the lower part. It was continuously fed into a tube (inner diameter 4 mm, length 96 mm) 4 at a constant flow rate of 6.0 x 10 -2 ml/min. While passing through this Teflon tube 4, the prepolymer 1 was gelled and formed into a transparent cylindrical base material 7 with a diameter of 4 mm. This matrix 7 contains 15.5% by weight of a component insoluble in acetone (reticular polymer portion), 0.3% by weight of a component soluble in acetone and insoluble in methanol (linear polymer portion), and soluble in both acetone and methanol. Components (monomers and low molecular weight prepolymers)
It consisted of 84.2% by weight.
この母材7を、続いて4FMAが1.0ml/分の一
定流量で注入されている液相拡散室9に送り込ん
だ。この液相拡散室9の温度は60℃であつた。こ
の液相拡散室9に約5分間滞留させる間に、母材
7に4FMAを拡散させた。また、4FMA中(深さ
24mm)に、200ml/分の流量で窒素をバブルさせ
ることにより、4FMAを蒸発させて気相室13を
4FMAの蒸気で満たした。さらに、この4FMAの
蒸気を800ml/分の流量で回収した。気相室13
は外側管(長さ72mm)に流した65℃の温水で加熱
されていた。この気相室13に、母材7を約15分
間滞留させた。 This base material 7 was then fed into a liquid phase diffusion chamber 9 into which 4FMA was injected at a constant flow rate of 1.0 ml/min. The temperature of this liquid phase diffusion chamber 9 was 60°C. While staying in this liquid phase diffusion chamber 9 for about 5 minutes, 4FMA was diffused into the base material 7. Also, in 4FMA (depth
24mm) at a flow rate of 200ml/min to evaporate 4FMA and fill the gas phase chamber 13.
Filled with 4FMA steam. Furthermore, this 4FMA vapor was collected at a flow rate of 800 ml/min. Gas phase chamber 13
was heated with 65°C hot water flowing through an outer tube (72 mm long). The base material 7 was allowed to stay in this gas phase chamber 13 for about 15 minutes.
4FMAを拡散させ一部重合させた後、母材7を
熱処理管14に導いて加熱重合を完結させた。こ
の熱処理管を、ヒーター16によつて、65℃、70
℃、85℃および100℃に加熱することによつて温
度勾配を形成させた。このようにして所望の棒状
光伝送体が連続的に製造できた。この光伝送体で
は、屈折率分布を有する部分の半径が1.68mm(全
体の69%)であり、A=3.03×10-2mm-2、L=
36.1mmであつた。また中心の直径2.7mmの部分は
開口数NA=0.36の棒状凸レンズであつた。 After 4FMA was diffused and partially polymerized, the base material 7 was introduced into the heat treatment tube 14 to complete the heat polymerization. This heat-treated tube was heated to 65°C and 70°C by the heater 16.
A temperature gradient was created by heating to 100°C, 85°C and 100°C. In this way, desired rod-shaped light transmitters could be continuously manufactured. In this optical transmission body, the radius of the part with refractive index distribution is 1.68 mm (69% of the whole), A = 3.03 × 10 -2 mm -2 , L =
It was 36.1mm. The central portion with a diameter of 2.7 mm was a rod-shaped convex lens with a numerical aperture NA of 0.36.
第1図はこの発明の製造方法を実施するのに使
用可能な製造装置の一例を示す縦断面図、第2図
は第1図に示した製造装置の部分拡大図である。
なお図面に用いた符号において、1…プレポリ
マー、2…押出し器、3…加熱ジヤケツト、4…
テフロンチユーブ、7…母材、8…拡散装置、9
…液相拡散室、13…気相室、14…熱処理管、
18…光伝送体、である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a manufacturing apparatus that can be used to carry out the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1. In addition, in the symbols used in the drawings, 1...prepolymer, 2...extruder, 3...heating jacket, 4...
Teflon tube, 7... Base material, 8... Diffusion device, 9
...liquid phase diffusion chamber, 13...vapor phase chamber, 14...heat treatment tube,
18... Optical transmission body.
Claims (1)
Maの不完全な重合を行つて自己保形性を有する
母材を形成し、 屈折率Naとは異なる屈折率Nbを有する重合体
Pbを生成しかつ液体状態にある単量体Mbを、前
記母材の表面に接触させてその内部へ拡散させる
と共に、さらに加熱重合させるようにした、屈折
率分布を有する合成樹脂光伝送体の製造方法にお
いて、 前記単量体Maを用いて得られた成形用流体を
成形管内に送り込んでこの成形管内で前記自己保
形性母材を連続的に形成し、 次いで、前記成形管から連続的に出て来る前記
自己保形性母材に、 前記液状単量体Mbを含有する液相拡散室、 前記単量体Mbと同一または異なる単量体
Mcであつて、 (a) Nc=Nb (b) Nc<NaおよびNb<Na (c) Nc>NaおよびNb>Na なる(a)〜(c)の条件の何れか1つを満足する屈折
率Ncを有する重合体Pcを生成しかつ一定温度
に加熱制御された気体状または霧滴状の単量体
Mcを含有する気相室、 を順次通過させるようにしたことを特徴とする合
成樹脂光伝送体の製造方法。 2 前記気相室には、前記単量体Mcが、少くと
もその飽和濃度の20%に相当する量含有されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の合成樹脂光伝送体の製造方法。 3 前記単量体Mcが前記単量体Mbと同一であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の合成樹脂光伝送体の製造方法。[Claims] 1. Monomer that produces a network polymer Pa having a refractive index of Na
A polymer that undergoes incomplete polymerization of Ma to form a matrix with self-shape retention, and has a refractive index of Nb different from the refractive index of Na.
A synthetic resin optical transmission body having a refractive index distribution, in which the monomer Mb that generates Pb and is in a liquid state is brought into contact with the surface of the base material and diffused into the interior thereof, and is further heated and polymerized. In the manufacturing method, the molding fluid obtained using the monomer Ma is fed into a molding tube to continuously form the self-shape-retaining base material in the molding tube, and then the self-shape-retaining base material is continuously formed from the molding tube. a liquid phase diffusion chamber containing the liquid monomer Mb; a monomer that is the same as or different from the monomer Mb;
Refraction that satisfies any one of the conditions (a) to (c) that is Mc and (a) Nc=Nb (b) Nc<Na and Nb<Na (c) Nc>Na and Nb>Na A monomer in the form of gas or droplets that forms a polymer Pc with a ratio Nc and is heated and controlled to a constant temperature.
A method for manufacturing a synthetic resin optical transmission body, characterized in that the material is sequentially passed through a vapor phase chamber containing Mc. 2. The synthetic resin optical transmission according to claim 1, wherein the gas phase chamber contains the monomer Mc in an amount corresponding to at least 20% of its saturation concentration. How the body is manufactured. 3. The method for manufacturing a synthetic resin optical transmission body according to claim 1, wherein the monomer Mc is the same as the monomer Mb.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58120625A JPS6012507A (en) | 1983-07-02 | 1983-07-02 | Manufacture of synthetic resin optical transmission body |
| DE8484304531T DE3466660D1 (en) | 1983-07-02 | 1984-07-02 | Method and apparatus for producing light transmitting article of synthetic resin |
| EP84304531A EP0130838B1 (en) | 1983-07-02 | 1984-07-02 | Method and apparatus for producing light transmitting article of synthetic resin |
| US06/626,697 US4587065A (en) | 1983-07-02 | 1984-07-02 | Method for producing light transmitting article of synthetic resin |
| US06/827,468 US4689000A (en) | 1983-07-02 | 1986-02-10 | Apparatus for producing light transmitting article of synthetic resin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58120625A JPS6012507A (en) | 1983-07-02 | 1983-07-02 | Manufacture of synthetic resin optical transmission body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6012507A JPS6012507A (en) | 1985-01-22 |
| JPH0546522B2 true JPH0546522B2 (en) | 1993-07-14 |
Family
ID=14790855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58120625A Granted JPS6012507A (en) | 1983-07-02 | 1983-07-02 | Manufacture of synthetic resin optical transmission body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6012507A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS525857A (en) * | 1975-07-01 | 1977-01-17 | Nippon Zeon Co Ltd | Cross-linkable halogen-containing polymecomposition |
-
1983
- 1983-07-02 JP JP58120625A patent/JPS6012507A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6012507A (en) | 1985-01-22 |
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