DE2926177A1

DE2926177A1 - Staubfreier ofen fuer die herstellung optischer glasfasern

Info

Publication number: DE2926177A1
Application number: DE19792926177
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Chem Dr Schneider; Friedrich Ing Grad Weidinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2926177C2

Description

Staubfreier Ofen für die Herstellung optischer Glas-
fasern.
Die Erfindung betrifft einen staubfreien Ofen für die Herstellung optischer Glasfasern aus einer stabförmigen Vorform mit einem direkt oder indirekt beheizten Rohr, in das die Vorform berührungsfrei eingeführt und in einer Schutzgasatmosphäre geschmolzen werden kann. Ein derartiger Ofen ist beispielsweise aus Optimal Fiber Transmission II", Technical Digest, 22.-24. Febr.1977, Williamsburg, Virginia bekannt. Das Rohr besteht dabei aus Zirkonoxid-Keramik und wird induktiv beheizt. Ein derartiger Zirkonoxid-Rohrofen kann im Unterschied zur direkten Beheizung mit Graphit- oder Metallheizelementen in Luft- oder SauerstoffatmOsphäre betrieben werden, was sowohl im Hinblick auf die Standzeit des Ofens wie auch auf die Beständigkeit der oxidischen Glasschmelzen von Vorteil ist. Außerdem kann die Ltlft oder der Sauerstoff gleichzeitig als Schutzgas dienen, wodurch eine Verschmutzung des Ofeninnenraumes durch Fremdstoffe aus der Umgebung des Ofens im wesentlichen verhindert wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß Glasfasern, die in einem derartigen Ofen gezogen wurden, auf der Oberfläche häufig mit Zirkonoxid-Partikeln verschmutzt waren. Eine derartige Verschmutzung kann zu festigkeitsmindernden Fehlstellen und zum Faserbruch führen, was insbesondere im Hinblick auf die hohen Anforderungen, die die Anwender an die Zugfestigkeit und die Lebensdauer stellen, erheblich stort. Auch eine Spülung des Ofenrohres mit reinem Gas konnte die Ablagerung von Zirkonoxid-Teilchen auf der Faseroberfläche nur teilweise verhindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, fUt elren Ofen der eingangs genannten Art ein Rohr anzugeben, bei dem die Loslösung von Oxidpartikeln nahezu vollständig vermieden und die Qualität der gezogenen Fasern, insbesondere ihre Zugfestigkeit, weiter gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr aus einkristallinem Zirkonoxid (ZrO2>, Hafniumoxid (HfO2) oder Mischkristallen (Zr v f°2) von beiden besteht. Derartige Einkristalle können in größeren Blockern durch ein induktives Heizverfahren unter Verwendung eines Schmelzgefäßes mit gekühlter Wand erzeugt werden (Current Topics in Materials Science, Vol.1, Hrsg. E.Kaldis, North-Holland, 1978, Seiten 421-480).
Die spezifische elektrische Leitfähigkeit dieser Einkristalle ist lediglich um einen Faktor 1,5 bis 2 höher als der der polykristallinen Keramiken. FUr den Ofenbau ergibt sich daher keine wesentliche Änderung.
Für die Herstellung optischer Glasfasern aus Quarzglas oder quarzglasähnlichen Gläsern werden Ofentemperaturen um 20000C benötigt. Das reine Zirkonoxid bei- spielsweise hat jedoch bei 12000C einen Umwandlungspunkt, der mit einer Volumenänderung verbunden ist.
Um die Standzeit des Ofenrohres zu erhöhen, wird daher zur Stabilisierung der kubischen Hochtemperaturphase vorgeschlagen, daß die Einkristalle Zusätze von Erdalkalioxiden enthalten. Als Erdalkalimetalle sind dazu Magnesium, Kalzium oder Strontium vorgesehen. Weiterhin können zur Stabilisierung auch Oxide der seltenen Erden, beispielsweise Skandium, Yttrium oder Lanthan vorgesehen sein, Vorteilhafterweise sollen dabei die Zusätze 6 bis 50 Mol* betragen. Eine weitere Verbesserung der Stabilisierung kann unter Umständen durch weitere Zusätze von Oxiden von annähernd 1 Mo196 erreicht werden.
In einem Beispiel sei angenommen, das Ofenrohr bestehe aus einem mit 10 Mol% Pttriumoxid stabilisierten Zirkonoxid-Einkristali. Die Wandstärke des Rohres soll im Millimeterbereich liegen. Zur induktiven indirekten Beheizung für eine Temperatur von 20000C werden dazu Frequenzen von 1 bis 10 NHz benötigt. Das Ziehen einer Glasfaser aus einer Vorform in einem derartigen Ofen unter gleichzeitiger Spülung mit einem Schutzgas führt zu einer wesentlichen Verringerung der Glasbruchwahrscheinlichkeit und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer.
7 Patentansprüche

Claims

PatentansDrAche: 1. Staubfreier Ofen für die Herstellung optischer Glasfasern aus einer stabförmigen Vorform mit einem direkt oder indirekt beheizten Rohr, in das die Vorform berUhrungsfrei eingefuhrt und in einer Schutzgasatmospäre geschmolzen werden kann, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Rohr aus einkristallinem Zirkonoxid (ZrO2),Hafniumoxid (HfO2) oder Mischkristallen von beiden besteht.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich n et , daß die Einkristalle Zusätze von Erdalkalioxiden enthalten.
3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n m e i c hn e t , daß als Erdalkalioxide Magnesiumoxid (MgO), Kalziumoxid (CaO) oder Strontiumoxid (SrO) vorgesehen sind.
4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß die Einkristalle Zusätze aus Oxiden der seltenen Erden enthalten.
5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß als Oxide der seltenen Erden Skandiumoxid (Sc203) Ytrriumoxid (?203) oder Lanthanoxid (La2O3) vorgesehen sind.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zusätze 6 bis 50 Mol% betragen.
7. Ofen nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einkristalle weitere Zusätze von Oxiden von annähernd 1 Mol% enthalten.