CN102643020A - 玻璃微粒堆叠体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，其可以在抑制异物的附着及混入的同时，稳定地制造玻璃微粒堆叠体。在本发明的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，利用外侧容器覆盖反应容器的周围，在反应容器中的配置喷管的那一侧的侧面设置净化空气导入口，在净化空气导入口处设置对净化空气进行整流的网眼状壁部，将支撑喷管的支撑台配置在外侧容器的外部，在向标靶堆叠玻璃微粒时，通过向反应容器和外侧容器之间的空间部供给净化空气，从而从净化空气导入口经由网眼状壁部，将空间部内的净化空气送入反应容器内，并使空间部内的压力比反应容器内的压力以及外侧容器外部的压力即大气压高。

Description

玻璃微粒堆叠体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种向标靶上堆叠玻璃微粒的玻璃微粒堆叠体的制造方法。

背景技术

作为对成为光纤用母材的玻璃微粒堆叠体进行制造的方法，已知下述方法，即，与支撑在装置内并旋转的初始棒材相对而配置玻璃微粒合成用喷管，在使初始棒材沿上下往复运动的同时，使玻璃微粒向初始棒材的外周堆叠，从而制造玻璃微粒堆叠体(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1所记载的制造方法中，将玻璃微粒堆叠体的制造装置收容在具有排气管的收容容器内，从净化空气导入管向装置内导入净化空气，将制造装置内的压力保持为比装置外侧的收容容器内的空间的压力高，在防止外部气体向装置内混入，并且将装置内的浮尘向装置外侧的收容容器内排出的同时，进行玻璃微粒的堆叠。

专利文献1：日本特开2003-40626号公报

发明内容

如上述所示，如果将净化空气向装置内直接导入，使得装置内的压力比外侧的收容容器内的空间高，则可以提高装置内的净化度，抑制异物向玻璃微粒堆叠体上的附着及混入。

但是，如果仅是向装置内直接导入净化空气而使得压力比外侧的收容容器内的空间高，则装置内的气流变化，使喷管的火焰产生紊乱。特别地，如果从装置的上方利用净化空气导入管向装置内直接导入净化空气，则从侧方向初始棒材喷射玻璃微粒的喷管的火焰的紊乱变大。并且，如上述所示，如果喷管的火焰紊乱，则难以将玻璃微粒向初始棒材上稳定地堆叠。

在此情况下，如果使装置内相对于净化空气供给部成为负压，并且通过网状的整流板从喷管的周围朝向标靶供给整流后的净化空气，则可以使装置内的气流稳定，抑制喷管火焰的紊乱。

但是，即使执行上述的对策，可移动地支撑喷管的支撑台及对向喷管供给气体的供给管进行保温的加热器等成为灰尘源，从该灰尘源产生的尘埃可能与净化空气一起进入成为负压后的装置内。

本发明的目的在于，提供一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，其可以在抑制异物的附着及混入的同时，稳定地制造玻璃微粒堆叠体。

在可以解决上述课题的本发明的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，向反应容器内的标靶上堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，

该制造方法的特征在于，

利用外侧容器覆盖所述反应容器的周围，在所述反应容器中的配置所述喷管的那一侧的侧面设置净化空气导入口，在所述净化空气导入口处设置对净化空气进行整流的网眼状壁部，将支撑所述喷管的支撑台配置在所述外侧容器的外部，

在向所述标靶堆叠所述玻璃微粒时，通过向所述反应容器和所述外侧容器之间的空间部供给净化空气，从而从所述净化空气导入口经由所述网眼状壁部，将所述空间部内的净化空气送入所述反应容器内，并使所述空间部内的压力Ps比所述反应容器内的压力Ph以及所述外侧容器外的压力Pt高。

另外，在本发明的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，向反应容器内的标靶上堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，

该制造方法的特征在于，

利用外侧容器覆盖所述反应容器的周围，在所述反应容器中的配置所述喷管的那一侧的侧面设置净化空气导入口，在所述净化空气导入口处设置对净化空气进行整流的网眼状壁部，形成包围所述净化空气导入口的腔室，将支撑所述喷管的支撑台配置在所述外侧容器的外部，

在向所述标靶堆叠所述玻璃微粒时，通过向所述腔室供给净化空气，从而从所述净化空气导入口经由所述网眼状壁部，将所述腔室内的净化空气送入所述反应容器内，并使所述反应容器和所述外侧容器之间的空间部内的压力Ps比所述反应容器内的压力Ph以及所述外侧容器外的压力Pt高，并且使所述腔室内的压力Pc比所述空间部内的压力Ps高。

发明的效果

根据本发明，通过使反应容器和外侧容器之间的空间部内的压力，比反应容器内的压力以及外侧容器外的压力高，将成为灰尘源的喷管台配置在外侧容器的外部，从而可以防止反应容器内的气流变化以及尘埃向反应容器的流入。并且，由于将净化空气从反应容器的侧面的净化空气导入口通过网眼状壁部进行整流而间接地导入，所以与从上方直接向反应容器导入净化空气的情况相比，可以抑制喷管的火焰紊乱。由此，可以在抑制异物的附着及混入的同时，稳定地制造玻璃微粒堆叠体。

附图说明

图1是概念性地表示本发明的第1实施方式所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造装置的图，(a)是斜视图，(b)是水平方向的剖面图。

图2是概念性地表示本发明的第2实施方式所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造装置的图，(a)是斜视图，(b)是水平方向的剖面图。

图3是概念性地表示对比例所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造装置的图，(a)是斜视图，(b)是水平方向的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法的实施方式的例子进行说明。

(第1实施方式)

首先，对第1实施方式所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法进行说明。

如图1所示，玻璃微粒堆叠体的制造装置10是，向反应容器11内的标靶15上堆叠通过喷管13的火焰进行水解反应而生成的玻璃微粒，从而制造玻璃微粒堆叠体17的装置。玻璃微粒堆叠体的制造装置10具有：反应容器11，其对旋转的标靶15进行收容；外侧容器12，其覆盖该反应容器11的周围；多个喷管13，其将玻璃微粒向标靶15喷射；移动单元(省略图示)，其使标靶15和喷管13相对地移动；以及净化空气供给装置(省略图示)，其用于供给作为洁净气体的净化空气CA。

制造装置10具有反应容器11和外侧容器12之间的空间部20。由净化空气供给装置供给的净化空气CA被送入至该空间部20内。喷管13利用玻璃原料气体、可燃性气体以及助燃性气体，通过火焰水解反应而生成玻璃微粒。

在反应容器11以及外侧容器12的上壁分别设置贯穿孔11a、12a，标靶15配置为沿上下方向气密性地插入上述贯穿孔11a、12a。对于标靶15，其上端被旋转卡盘(省略图示)握持而使标靶15旋转，并且利用移动单元沿上下方向使标靶15进行往复移动。通过使标靶15在旋转的同时沿其轴向往复移动，从而向标靶15的表面上均匀地堆叠玻璃微粒，制造玻璃微粒堆叠体17。

如上述所示，玻璃微粒堆叠体17的制造装置10具有通过使多个喷管13短距离相对地往复移动而堆叠玻璃微粒的MMD(多喷管多层沉积)方法，从而制造玻璃微粒堆叠体17的结构。

外侧容器12由铁等金属材料形成。在外侧容器12的一个侧面侧，设置有多个净化空气供给通路21。在该净化空气供给通路21上连接净化空气供给装置，从上述净化空气供给通路21供给净化空气CA。

另外，在外侧容器12中，在设置有净化空气供给通路21的一个侧面的外表面侧，设置有喷管台45，其具有进行喷管13的支撑和自动后退等的移动机构44。支撑在该喷管台45上的喷管13，从形成于外侧容器12的一个侧面上的插入孔12b向外侧容器12内气密性地插入。将气体配管46引出至喷管台45，从该气体配管46向各喷管13供给玻璃原料气体、可燃性气体以及助燃性气体。另外，在该气体配管46上卷绕带状加热器47，将向喷管13供给的气体利用带状加热器47进行保温。对于支撑喷管13的上述构造的喷管台45，有时在移动机构44的滑动部分处产生金属粉，或构成带状加热器47的玻璃纤维发生剥离。因此，认为该喷管台45成为灰尘源。

反应容器11由镍等耐腐蚀性金属材料形成。在该反应容器11中，在净化空气CA的供气侧即配置喷管13的那一侧的侧面，设置有净化空气导入口39。在该净化空气导入口39上设置有网眼状壁部23。该网眼状壁部23是将由镍等耐腐蚀性金属材料形成的3～6片左右的网状板层叠而形成的。在各网状板上形成例如大约2500个(50列×50行)1英寸见方的孔部。另外，从净化空气供给路径21向反应容器11和外侧容器12之间的空间部20内送入的净化空气CA，经由网眼状壁部23被送入至反应容器11内。

另外，在反应容器11中，在与具有网眼状壁部23的净化空气导入口39相反的一侧，设置有多个排气通路27。上述排气通路27贯穿外侧容器12而向外部凸出，与排气管(省略图示)连接。排气管构成为，为了防止玻璃微粒(也被称为碳烟)向反应容器11的内表面上附着，而从排气通路27将含有剩余碳烟的净化空气CA利用吸引风扇高效地排出。

在具有上述结构的制造装置10中，不会使净化空气CA直接向反应容器11内流入，而是仅将来自网眼状壁部23的整流后的净化空气CA稳定地向反应容器11内供给。此外，来自网眼状壁部23的净化空气CA的整流效果，越接近标靶15越良好。

在设置于反应容器11的净化空气导入口39处的网眼状壁部23上，贯穿设置喷管13。贯穿网眼状壁部23的喷管13构成为，利用喷管台45的移动机构44而向沿喷管13的轴线X(参照图1(b))的方向、即前后方向移动。

另外，在反应容器11以及外侧容器12中，设置有在进行维护等时开闭的门24、25，它们分别可以向外侧开闭。

下面，对利用上述结构的制造装置来制造玻璃微粒堆叠体的方法进行说明。

在玻璃微粒堆叠体17的制造中，将玻璃原料的氧氢火焰从喷管13喷出，将在反应容器11的内部进行火焰水解而生成的玻璃微粒，向旋转的标靶15喷射并堆叠，从而制造玻璃微粒堆叠体17。另外，随着玻璃微粒堆叠体17的直径因堆叠而扩大，使喷管13后退。

如上述所示，在向标靶15堆叠玻璃微粒时，通过向反应容器11和外侧容器12之间的空间部20供给净化空气CA而使空间部20被净化空气CA充满，由此，从设置于反应容器11侧面的净化空气导入口39，将空间部20内的净化空气CA利用网眼状壁部23进行整流并送入至反应容器11内。

在制造装置10中，在向标靶15堆叠玻璃微粒时，通过对净化空气供给装置、排气管的吸引风扇等进行调整，从而使得空间部20内的压力Ps，比反应容器11内的压力Ph以及外侧容器12外部的压力即大气压Pt高。具体地说，上述压力成为下式的关系。

Ph＜Pt＜Ps

作为上述压力，例如，以制造装置10外的压力即大气压Pt为基准，将反应容器11内的压力Ph设为-25Pa，将空间部20内的压力Ps设为+5～10Pa。

这样，由于空间部20内的压力Ps比反应容器11内的压力Ph高，所以空间部20内的净化空气CA从设置于反应容器11侧面的净化空气导入口39在被网眼状壁部23整流后顺利地流入，使反应容器11内始终被净化空气CA充满。另外，由于空间部20内的压力Ps比大气压Pt高，所以可靠地防止外部气体向空间部20内流入。

例如，即使在设置于外侧容器12上的门25、插入有喷管13的插入孔12b或者标靶15所通过的贯穿孔12a处存在细微的间隙，在该间隙中，也如图1(b)中的箭头A所示，从空间部20侧向外部流过净化空气CA。因此，含有尘埃的外部气体不会向空间部20内流入，防止尘埃向形成玻璃微粒堆叠体17的反应容器11内流入。

此外，即使因在高温的反应容器11上产生变形而形成细微的间隙，或在反应容器11的门24及标靶15所通过的贯穿孔11a处存在间隙，如图1(b)中的箭头B所示，从间隙向反应容器11内流入的空气也是空间部20内的净化空气CA，因此，不会使尘埃流入反应容器11内。

另外，根据第1实施方式，通过使反应容器11和外侧容器12之间的空间部20内的压力Ps，比反应容器11内的压力Ph以及外侧容器12外部的压力即大气压Pt高，将成为灰尘源的喷管台45配置在外侧容器12的外部，从而可以防止反应容器11内的气流变化以及尘埃向反应容器11的流入。即，通过在各空间中设置压力差而产生气流，从而可以对作为悬浮物质的尘埃的移动路线进行控制，防止尘埃向反应容器11内侵入。

并且，由于将净化空气CA从反应容器11侧面的净化空气导入口39通过网眼状壁部23进行整流而间接地导入，所以与从上方直接向反应容器11导入净化空气CA的情况相比，可以抑制喷管13的火焰紊乱。由此，可以在抑制异物的附着及混入的同时，稳定地制造玻璃微粒堆叠体17。

根据这样制造的玻璃微粒堆叠体17，可以在尽可能抑制拉丝时的断线频度的同时，顺利地制造高品质的光纤。

(第2实施方式)

下面，对第2实施方式所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法进行说明。此外，对于与第1实施方式相同的结构部分，标注相同的标号，省略说明。

如图2所示，在第2实施方式的制造装置10A中，与反应容器11相邻而形成腔室50。并且，利用该腔室50，将设置在反应容器11侧面的净化空气导入口39包围，在构成该腔室50的分隔壁51的插入孔51a中气密性地插入喷管13。另外，在腔室50上，连接有通过外侧容器12的侧面而向外侧容器12的内部引入的净化空气供给通路21。由此，向该腔室50中，通过净化空气供给通路21送入来自净化空气供给装置的净化空气CA。另外，在腔室50的侧面，设置有可调节开度的窗部52。窗部52的构造为，具有例如相对于孔进行旋转的盖。

下面，对利用上述结构的制造装置来制造玻璃微粒堆叠体的方法进行说明。

在玻璃微粒堆叠体17的制造中，将玻璃原料的氧氢火焰从喷管13喷出，将在反应容器11的内部进行火焰水解而生成的玻璃微粒，向旋转的标靶15喷射并堆叠，从而制造玻璃微粒堆叠体17。另外，随着玻璃微粒堆叠体17的直径因堆叠而扩大，使喷管13后退。

如上述所示，在向标靶15堆叠玻璃微粒时，通过向反应容器11的腔室50供给净化空气CA而使腔室50被净化空气CA充满，由此，从设置于反应容器11侧面的净化空气导入口39，将腔室50内的净化空气CA利用网眼状壁部23进行整流并送入至反应容器11内。

在该制造装置10A中，在向标靶15堆叠玻璃微粒时，通过对净化空气供给装置、排气管的吸引风扇等进行调整，另外，对腔室50侧面的窗部52的开度进行调节，从而使得空间部20内的压力Ps，比反应容器11内的压力Ph以及外侧容器12外部的压力即大气压Pt高，并且使腔室50内的压力Pc比空间部20内的压力Ps高。具体地说，上述压力成为下式的关系。

Ph＜Pt＜Ps＜Pc

作为上述压力，例如，以大气压Pt为基准，将反应容器11内的压力Ph设为-25Pa，将空间部20内的压力Ps设为+5～10Pa，将腔室50内的压力Pc设为+50Pa。

这样，由于压力比空间部20高的腔室50内的压力Pc，比反应容器11内的压力Ph高，所以腔室50内的净化空气CA从设置于反应容器11的侧面的净化空气导入口39在被网眼状壁部23整流后顺利地流入，使反应容器11内始终被净化空气CA充满。另外，从腔室50的窗部52使净化空气CA向空间部20流出，该空间部20也被净化空气CA充满。

另外，由于腔室50内的压力Pc比空间部20高，所以防止空间部20的净化空气CA向腔室50内逆向流动。另外，由于空间部20内的压力Ps比大气压Pt高，所以可靠地防止外部气体向空间部20内流入。

例如，在腔室50的侧面的窗部52或者构成腔室50的分隔壁51的插入有喷管13的插入孔51a的细微间隙中，如图2(b)中的箭头C所示，从腔室50向空间部20内流过净化空气CA。

另外，即使在设置于外侧容器12上的门25、插入有喷管13的插入孔12b或者标靶15所通过的贯穿孔12a处存在细微的间隙，在该间隙中，也如图2(b)中的箭头D所示，从空间部20侧向外部流过空间部20内的净化空气CA。因此，含有尘埃的外部气体不会向空间部20内流入，更可靠地防止尘埃向形成玻璃微粒堆叠体17的反应容器11内流入。

此外，即使因在高温的反应容器11上产生变形而形成细微的间隙，或在反应容器11的门24及标靶15所通过的贯穿孔11a处存在间隙，如图2(b)中的箭头E所示，从间隙向反应容器11内流入的空气也是空间部20内的净化空气CA，因此，不会使尘埃流入反应容器11内。

在本第2实施方式的情况下，也通过使反应容器11和外侧容器12之间的空间部20内的压力Ps，比反应容器11内的压力Ph以及外侧容器12外部的压力即大气压Pt高，将成为灰尘源的喷管台45配置在外侧容器12的外部，从而可以防止反应容器11内的气流变化以及尘埃向反应容器11的流入。即，通过在各空间中设置压力差而产生气流，从而可以对作为悬浮物质的尘埃的移动路线进行控制，防止尘埃向反应容器11内侵入。

并且，由于使向设置于反应容器11上的腔室50供给的净化空气CA，从反应容器11侧面的净化空气导入口39通过网眼状壁部23进行整流而间接地导入，所以与从上方直接向反应容器11导入净化空气CA的情况相比，可以抑制喷管13的火焰紊乱。由此，可以在抑制异物的附着及混入的同时，稳定地制造玻璃微粒堆叠体17。

根据这样制造的玻璃微粒堆叠体17，可以在尽可能抑制拉丝时的断线频度的同时，顺利地制造高品质的光纤。

此外，在上述实施方式的制造装置10、10A中，沿标靶15的轴线Y将多个喷管13配置为一列，但也可以构成为，沿标靶15的轴线Y将多个喷管13沿上下以Z字状配置，相对于标靶15从周方向的不同位置喷射火焰。

另外，制造装置10也可以采用利用OVD(Outside Vapor PhaseDeposition)方法制造玻璃微粒堆叠体17的装置结构。

〔实施例〕

使如图3所示在外侧容器12的内部配置喷管台45的对比例1所涉及的制造装置10B、利用与上述第1实施方式及第2实施方式相同的结构制作的实施例1、2所涉及的制造装置10、10A运转，对装置内部的净化度(颗粒个数)进行了测定。此外，颗粒个数是指，立方英寸中大于或等于0.5μm的颗粒的个数(pc/cf0.5μm)。另外，从制造出的玻璃微粒堆叠体17拉制光纤，对此时的断线频度进行了调查。

在对比例1、实施例1、2中，均将标靶15的直径设为φ30mm，将堆叠结束时的玻璃微粒堆叠体17的直径设为φ300mm，将玻璃微粒堆叠体17的长度设为2～3m。

在表1中示出对比例1、实施例1、2所涉及的制造装置中的压力状态以及调查结果。

〔表1〕

(1)压力状态

(对比例1)

将大气压设为基准0，将反应容器11内的压力设为-25Pa，将作为同一空间的网眼状壁部23的周围、反应容器11和外侧容器12之间的空间部20以及喷管台45的周围的压力设为+5～10Pa。

(实施例1)

将大气压设为基准0，将反应容器11内的压力设为-25Pa，将作为同一空间的网眼状壁部23的周围以及反应容器11和外侧容器12之间的空间部20的压力设为+5～10Pa。此外，由于喷管台45配置在外侧容器12的外部，所以该喷管台45的周围的压力成为大气压，大气压差为0。

(实施例2)

将大气压设为基准0，将反应容器11内的压力设为-25Pa，将腔室50内的网眼状壁部23的周围的压力设为+50Pa，将反应容器11和外侧容器12之间的空间部20的压力设为+5～10Pa。此外，由于喷管台45配置在外侧容器12的外部，所以该喷管台45的周围的压力成为大气压，大气压差为0。

(2)调查结果

(2-1)净化度

(对比例1)

反应容器11内的颗粒个数为100，网眼状壁部23的周围、反应容器11和外侧容器12之间的空间部20以及喷管台45的周围的颗粒个数为200。

(实施例1)

反应容器11内的颗粒个数为50，网眼状壁部23的周围以及反应容器11和外侧容器12之间的空间部20的颗粒个数也为50。此外，由于喷管台45配置在外部，所以其周围的颗粒个数为大气中的数量，为大于或等于1万。

(实施例2)

反应容器11内的颗粒个数为4，腔室内的网眼状壁部23的周围的颗粒个数为2，反应容器11和外侧容器12之间的空间部20的颗粒个数为50。此外，与实施例1相同地，由于喷管台45配置在外部，所以其周围的颗粒个数为大气中的数量，为大于或等于1万。

(2-2)拉丝断线频度

如果将对比例1的拉丝断线频度设为基准1，则实施例1中的拉丝断线频度为0.5，实施例2中的拉丝断线频度为0.3。

(2-3)评价

根据上述的净化度以及拉丝断线频度的调查结果，可知在将成为灰尘源的喷管台45配置在外侧容器12的外部的实施例1、2中，与将喷管台45配置在外侧容器12内部的对比例1相比，反应容器11内、网眼状壁部23的周围以及反应容器11和外侧容器12之间的空间部20中的净化度大幅度变好。另外可知，与此相伴，拉丝断线频度也大幅度减少。

另外，可知：在向腔室50供给净化空气CA并从反应容器11的净化空气导入口39向反应容器11内送入腔室50内的净化空气CA的实施例2中，与向反应容器11和外侧容器12之间的空间部20供给净化空气CA，从反应容器11的净化空气导入口39向反应容器11内送入空间部20内的净化空气CA的实施例1相比，反应容器11内以及网眼状壁部23的周围的净化度进一步变好。另外可知，与此相伴，实施例2的拉丝断线频度也与实施例1相比进一步减少。

Claims (2)

1.一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，在该方法中，向反应容器内的标靶上堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，

该制造方法的特征在于，

利用外侧容器覆盖所述反应容器的周围，在所述反应容器中的配置所述喷管的那一侧的侧面设置净化空气导入口，在所述净化空气导入口处设置对净化空气进行整流的网眼状壁部，将支撑所述喷管的支撑台配置在所述外侧容器的外部，

在向所述标靶堆叠所述玻璃微粒时，通过向所述反应容器和所述外侧容器之间的空间部供给净化空气，从而从所述净化空气导入口经由所述网眼状壁部，将所述空间部内的净化空气送入所述反应容器内，并使所述空间部内的压力Ps比所述反应容器内的压力Ph以及所述外侧容器外的压力Pt高。

2.一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，在该方法中，向反应容器内的标靶上堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，

该制造方法的特征在于，

利用外侧容器覆盖所述反应容器的周围，在所述反应容器中的配置所述喷管的那一侧的侧面设置净化空气导入口，在所述净化空气导入口处设置对净化空气进行整流的网眼状壁部，形成包围所述净化空气导入口的腔室，将支撑所述喷管的支撑台配置在所述外侧容器的外部，

在向所述标靶堆叠所述玻璃微粒时，通过向所述腔室供给净化空气，从而从所述净化空气导入口经由所述网眼状壁部，将所述腔室内的净化空气送入所述反应容器内，并使所述反应容器和所述外侧容器之间的空间部内的压力Ps比所述反应容器内的压力Ph以及所述外侧容器外的压力Pt高，并且使所述腔室内的压力Pc比所述空间部内的压力Ps高。

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