DE3434598C2

DE3434598C2 -

Info

Publication number: DE3434598C2
Application number: DE3434598A
Authority: DE
Inventors: Nikolaos Dr. 8011 Kirchheim De Douklias; Josef Dr. 8137 Berg De Grabmaier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1990-02-01
Also published as: JPS6177631A; DE3434598A1; US4642129A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vorformen aus Glas zum Ziehen von Lichtleitfasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und wie es aus der DE-OS 33 04 552 bekannt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der genannten Art die Glaspartikeln leichter durch eine Heizzone geleitet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Glaspartikeln leichter durch die Heizzone geleitet werden. Dabei wird die Flüssigkeit als Dampf abgeleitet, und die Glaspartikeln werden zur Herstellung des porösen Formkörpers verwendet. Das er findungsgemäße Verfahren stellt eine einfache Art dar, die Herstellung eines porösen Formkörpers günstig zu beeinflussen.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge mäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird insbesondere in ihren Ausgestaltun gen anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zur Bildung eines porösen Form körpers durch Sprühen von Glaspartikeln in einer Flamme eines Gasbrenners in Richtung der Stirnfläche eines um seine senkrecht angeordne te Längsachse rotierenden und senkrecht nach oben sich bewegenden Substratstabes;

Fig. 2 eine Anordnung zur Bildung eines porösen Form körpers durch Sprühen von Glaspartikeln in Richtung der Stirnfläche eines um seine senk rechte Längsachse rotierenden und senkrecht nach oben sich bewegenden Substratstabes durch einen Induktions- oder Plasmaofen;

Fig. 3 eine Anordnung zur Bildung eines porösen Form körpers durch Sprühen von Glaspartikeln in Richtung der Stirnfläche eines um seine senk rechte Längsachse rotierenden und senkrecht nach oben sich bewegenden Substratstabes und durch Sprühen von Glaspartikeln auf die Mantelfläche des gebildeten Formkörpers in Richtung senkrecht zur Längsachse des Substratstabes.

Zur äußerst wirtschaftlichen Herstellung einer Vorform werden SiO₂-Partikel (Aerosil) mit Korngrößen von etwa 0,01-0,05 µm hergestellt. Mit diesem Material wird ein poröser zylindri scher Formkörper durch Aufsprühen des aufgeheizten Materials auf ein ebenfalls aufgeheiztes Substrat hergestellt.

Dies kann zweckmäßigerweise nach den Fig. 1 bis 3 so durchgeführt werden, daß die dort mit 30 bezeichneten Glaspartikel zusammen mit der Dispersionslösung von unten in bestimmter Richtung 12′ nach oben auf die zugekehrte untere Stirnfläche 11 des um seine senkrecht angeordnete Längsachse 12 rotierenden Stabes 1 gesprüht werden, wodurch entgegenge setzt zur bestimmten Richtung 12′ ein poröser Formkörper 3 heranwächst, der aus den Glaspartikeln 30 besteht.

In der Anordnung nach Fig. 1 werden die Glaspartikel 30 durch eine Sprühdüse 40 in einem Gasbrenner 4 in einer von diesem Brenner 4 abgegebenen und längsaxial auf den Stab 1 gerich teten Flamme 5 auf den Stab 1 gesprüht, wobei die Flamme 5 eine Heizzone zum Aufheizen der gesprühten Glaspartikel 30 und der Abscheidefläche auf die gewünschte Temperatur bildet.

Mit Abscheidefläche ist der Oberflächenbereich des Substrats oder des darauf heranwachsenden Formkörpers zu verstehen, auf dem die gesprühten Glaspartikel abgeschieden werden.

Der im Längsaxialschnitt dargestellte Brenner 4 weist bei spielsweise nur eine Sprühdüse 40 zum Aufsprühen der Glaspartikel 30 auf, um die herum Düsen 41 angeordnet sind, denen ein Brenngas oder eine Brenngasmischung, beispielsweise Knallgas, Methan, Propan und/oder Kohlenmonoxid, insbesondere Knallgas, zugeführt wird, und von denen die Flamme 5 abgegeben wird. Vorzugsweise können auch mehrere ringförmig angeordnete Düsen 41, 42 für die Partikelzufuhr vorgesehen sein. Die Düsen 41, 42 können auch zur Zufuhr eines Steuer- oder Schutzgases dienen.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine Sprühvorrichtung 4′′ vorhanden, bei der die Glaspartikel 30 aus einer Sprühdüse 40′′, gegebenenfalls zusammen mit einem Steuer- und/oder Schutzgas aus Düsen 42′′ durch einen Induktions- oder Plasmaofen 6 gesprüht werden, der eine Heizzone 60 zum Aufheizen der gesprühten Glaspartikel 30 und der Abscheide fläche erzeugt. Die Sprühvorrichtung 4′′ kann durch den Brenner 4 in Fig. 1 gebildet sein, der nicht als solcher betrieben wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird so vorgegangen, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, jedoch wird hierbei nicht nur in längsaxialer Richtung des Stabes 1 gesprüht, sondern es werden auch auf die Mantelfläche des in längsaxialer Richtung herangewachsenen Formkörpers 3 in Richtung senkrecht oder unter einem Winkel zur Längsachse des Stabes 1 Glaspartikel 30′ gesprüht. Dies kann mit einem dem Brenner 4 entsprechenden Brenner 4′ mit beispielsweise einer Sprühdüse 40′ und Düsen 41′, 42′, vorgenommen werden, die senkrecht oder im Winkel zur Längsachse 12 des Stabes 1 verlaufen, sonst aber den Düsen 40, 41 bzw. 42 des Brenners 4 entsprechen. Jeder der Brenner 4 und 4′ könnte auch durch eine Sprühvorrichtung 4′′ und einen entsprechend angeordneten Induktions- oder Plasmaofen 6 nach Fig. 2 ersetzt werden.

Brechzahlprofile werden zweckmäßigerweise dadurch erzeugt, daß die Glaspartikel 30 zusammen mit glasbildenden und die Brechzahl des SiO₂ verändernden Stoffen aufgesprüht werden.

Zweckmäßigerweise werden bei der Herstellung eines porösen Formkörpers gleichzeitig aus verschiedenen Sprühdüsen Glas partikel zusammen mit glasbildenden und die Brechzahl des Glases verändernden Stoffen aufgesprüht, wobei unterschied liche Mischungsverhältnisse gewählt werden können. Dies kann in mehreren längsaxial zum rotierenden Stab verlaufenden Sprühdüsen vorgenommen werden, beispielsweise mit mehreren Sprühdüsen nach den Fig. 1 bis 3.

Speziell werden aus den längsaxial zum rotierenden Stab 1 angeordneten Sprühdüsen Glaspartikel zusammen mit Brechzahl erhöhenden Stoffen und aus den senkrecht oder in einem Winkel zur Längsachse 12 des Stabes 1 angeordneten Sprühdüsen Glaspartikel zusammen mit Brechzahl erniedrigenden Stoffen aufgesprüht. Beispielsweise können aus der oder den axialen Sprühdüsen 40 SiO₂-Partikel, denen GeO₂ beigemischt ist, und aus der oder den Sprühdüsen 40′ SiO₂-Partikel, denen B₂O₃, TiO₂ und/oder P₂O₅ beigemischt ist, aufgesprüht werden.

Ein auf eine vorstehend beschriebene Weise hergestellter poröser Formkörper 3 wird zweckmäßigerweise durch chemische Nachbehandlung in Chlor und/oder He-Atmosphäre gereinigt.

Zweckmäßig ist auch eine Behandlung des hergestellten porösen Formkörpers 3 im Vakuum.

Ein auf vorstehende Weise hergestellter poröser Formkörper 3 wird vorzugsweise durch viskoses Sintern über etwa 24 Stunden bei Temperaturern zwischen 1100 und 1600°C, vorzugsweise bei 1200°C, verdichtet.

Das Verdichten des porösen Formkörpers 3 kann auch durch Heißpressen vorgenommen werden.

Durch das Drehen des Stabes 1 wird der heranwachsende poröse Formkörper 3 um seine Achse gedreht, was für seine Herstellung günstig ist. Auch ist es zweckmäßig, den Stab 1 und damit den heranwachsenden Formkörper 3 während des Aufsprühens der Glaspartikel 30 entlang der Achse 12 des Stabes 1 aufwärts zu bewegen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Vorformen aus Glas zum Ziehen von Lichtleitfasern, insbesondere für die optische Nachrichten technik, wobei durch Aufsprühen und Abscheiden aufgeheizter Glaspartikel auf ein Substrat ein poröser Formkörper gebildet wird, der in einen glasigen Körper überführt wird, da durch gekennzeichnet, daß die Glaspartikeln (30, 30′) in eine Dispersionslösung eingesetzt werden, die zusammen mit den Partikeln (30, 30′) durch eine Heizzone (5, 60) auf das Substrat (1) gesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Glaspartikeln (30, 30′) zusammen mit einem oder mehreren glasbildenden und die Brechzahl des Glases verändernden Stoffen auf das Substrat (1) aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß gleichzeitig aus verschiedenen Sprüh düsen (40, 41, 42; 40′, 41′, 42′, 40′′, 42′′) Glaspartikeln (30, 30′) zusammen mit glasbildenden und die Brechzahl des Glases verändernden Stoffen aufgesprüht werden, wobei ggf. unterschied liche Mischungsverhältnisse gewählt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß durch Aufsprühen der Glaspartikeln und der diese enthaltenden Dispersionslösung in einer bestimmten Richtung (12′) auf das Substrat (1) ein in dieser Richtung (12′) heranwachsender poröser Formkörper (3) gewonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Aufsprühen auf ein stabförmiges Substrat (1) in längsaxialer Richtung vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß auf dem durch Aufsprühen in der bestimmten Richtung (12′) hergestellten porösen Formkörper (3) die Glaspartikeln (30′) und die diese enthaltende Dispersions lösung in einer zur bestimmten Richtung (12′) senkrechten oder schrägen Richtung aufgesprüht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß in der bestimmten Richtung (12′) die Glaspartikeln (30) zusammen mit einem oder mehreren brech zahlerhöhenden Stoffen und in der zur bestimmten Richtung (12′) senkrechten oder schrägen Richtung Glaspartikeln (30′) zusam men mit einem oder mehreren brechzahlerniedrigenden Stoffen aufgesprüht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) während des Aufbringens von Glaspartikeln (30, 30′) zur Bildung eines porösen Formkörpers (3) um eine Achse (12) dieses Körpers (3) gedreht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) während des Aufbringens von Glaspartikeln (30, 30′) zur Bildung des porösen Formkörpers (3) entlang der Längsachse (12) dieses Körpers (3) bewegt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß SiO₂-Partikeln (30, 30′) mit einer Teilchengröße in der Größenordnung von 0,01 bis 0,05 µm aus der Gasphase hergestellt, die Glaspartikeln (30, 30′) aufgeheizt und auf das Substrat (1) aufge sprüht werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein gebildeter poröser Formkörper (3) durch Nachbehandlung in Chlor und/oder He-Gas gereinigt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein gebildeter poröser Formkörper (3) im Vakuum nachbehandelt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ins besondere nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß ein gebildeter Formkörper (3) durch Sintern verdichtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtung durch Viskosesintern über etwa 24 Stunden bei Temperaturen zwischen 1100 und 1600°C vor genommen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sintern bei 1200°C vorgenommen wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein gebildeter poröser Formkörper durch Heißpressen verdichtet wird.