FI94747B - Process for producing a porous preform for an optical fibre - Google Patents

Process for producing a porous preform for an optical fibre Download PDF

Info

Publication number
FI94747B
FI94747B FI940500A FI940500A FI94747B FI 94747 B FI94747 B FI 94747B FI 940500 A FI940500 A FI 940500A FI 940500 A FI940500 A FI 940500A FI 94747 B FI94747 B FI 94747B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
preform
sleeve tube
heater
atmosphere
carbon
Prior art date
Application number
FI940500A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI940500A0 (en
FI940500A (en
FI94747C (en
Inventor
Hiroo Kanamori
Hiroshi Yokota
Yuichi Ohga
Ichiro Tsuchiya
Shinji Ishikawa
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI904390A external-priority patent/FI92817C/en
Application filed by Sumitomo Electric Industries filed Critical Sumitomo Electric Industries
Publication of FI940500A0 publication Critical patent/FI940500A0/en
Publication of FI940500A publication Critical patent/FI940500A/en
Publication of FI94747B publication Critical patent/FI94747B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI94747C publication Critical patent/FI94747C/en

Links

Landscapes

  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

9474794747

Menetelmä optisen kuidun huokoisen esimuodon valmistamiseksiA method for producing a porous preform of an optical fiber

Esillä olevan, hakemuksesta FI-904390 jakamalla erotetun 5 keksinnön kohteena on menetelmä optiseksi kuiduksi tehtävän lasin esimuodon valmistamiseksi. Aivan erityisesti, keksinnön kohteena on menetelmä huokoisen lasin esimuodon kuumentamiseksi, joka koostuu hienosta kvartsilasipartikkelista ja jota käsitellään termisesti. Tämän keksinnön mukainen mene-10 telmä voi estää lasin esimuodon saastumisen epäpuhtaista elementeistä ja sillä on hyvä kestävyys.The present invention, which is separated from the application FI-904390, relates to a method for producing a glass preform made of optical fiber. More particularly, the invention relates to a method for heating a porous glass preform consisting of a fine quartz glass particle and thermally treated. The method of the present invention can prevent contamination of the glass preform from impure elements and has good durability.

Termillä "terminen käsittely" ymmärretään sitä, että lasin esimuotoa kuumennetaan muhviputkessa, joka on sijoitettu 15 kuumennuselementin sisälle erottamaan kuumentava ilmakehä kuumennuselementistä, jolloin esimuodosta lähtee vesi pois, siihen lisätään fluori ja/tai se lasitetaan.The term "thermal treatment" is understood to mean that the glass preform is heated in a sleeve tube located inside the heating element to separate the heating atmosphere from the heating element, thereby removing water from the preform, adding fluorine and / or vitrifying it.

Eräänä yleisenä menetelmänä optisen kuidun valmistamisessa 20 käytettävän lasin esimuodon massavalmistamiseksi tunnetaan kaasuvaiheinen aksiaalikerrostuminen (Vapor Phase Axial Deposition, VAD). VAD-menetelmä käsittää hienojen lasipar-tikkelien, jotka syntyvät räjähdyskaasuliekissä, kerrostamisen pyörivässä aloituselimessä kuten lasilevyllä tai -sau-. 25 vassa, jossa muotoutuu lieriömäinen huokoinen esimuoto (nokinen esimuoto) ja jossa mainittu huokoinen esimuoto sintrataan, jotta saadaan läpinäkyvä lasin esimuoto, jota käytetään optisen kuidun valmistamisessa.One common method for mass-producing a glass preform used in the manufacture of optical fiber 20 is known as Vapor Phase Axial Deposition (VAD). The VAD method involves depositing fine glass particles generated in an explosive gas flame on a rotating starting member such as a glass plate or rod. 25 in which a cylindrical porous preform (soot preform) is formed and wherein said porous preform is sintered to obtain a transparent glass preform used in the manufacture of an optical fiber.

30 VAD-menetelmässä, huokoisen esimuodon sintraamiseksi sen : r saattamiseksi läpinäkyväksi lasiksi, esimuoto pitää kuumentaa jalokaasussa (esim. helium tai argon) lämpötilaan 1600 °C, tai korkeammalle. Kuumennusuunina esimuodon sintraamiseksi käytetään tavallisesti kuumennusuunia, jossa on 35 hiilikuumennin. Se mitä pitää ottaa huomioon kun sintrataan esimuotoa tällaisessa kuumennusuunissa on se, että sisältääkö esimuoto siirtymämetalleja, kuten kuparia, rautaa tai 2 94747 vettä. Jos lasin esimuodossa on yksi ppm tai enemmän siirty-mämetalleja, valmistetun optisen kuidun ominaisaallonpituu-den läpäisyhäviöt ovat suurimmaksi osaksi huonontuneet koko aallonpituusalueella. Jos lasin esimuodossa on 0,1 ppm tai 5 enemmän vettä, valmistetun optisen kuidun ominaisuudet huonontuvat pidemmällä aallonpituuden alueella.In the VAD process, to sinter a porous preform to make it: transparent glass, the preform must be heated in a noble gas (e.g., helium or argon) to a temperature of 1600 ° C, or higher. As the heating furnace for sintering the preform, a heating furnace with 35 carbon heaters is usually used. What must be taken into account when sintering a preform in such a heating furnace is whether the preform contains transition metals such as copper, iron or 2 94747 water. If the glass preform contains one ppm or more of transition metals, the transmission wavelength transmission losses of the manufactured optical fiber are for the most part degraded over the entire wavelength range. If the glass preform contains 0.1 ppm or 5 more water, the properties of the manufactured optical fiber deteriorate over a longer wavelength range.

Siksi huokoisesta esimuodosta poistetaan vesi tavallisesti ennen tai lasituksen kestäessä. Vedenpoistomenetelmänä käy-10 tetään huokoisen esimuodon kuumentamista korkeaan lämpötilaan jaloja kaasuja sisältävässä ilmakehässä, klooria sisältävässä kaasussa. Kun huokoinen esimuoto on kuumennettu korkeaan lämpötilaan jaloja kaasuja sisältävässä ilmakehässä, fluoria sisältävässä kaasussa, fluoria siirtyy huokoi-15 seen esimuotoon. Kun fluoria on lisääntynyt huokoiseen esimuotoon, säätyy optiselle kuidulle tärkeä taitekerroin edullisesti. Tässä yhteydessä viitataan japanilaiseen patenttijulkaisuun 15682/1980 ja japanilaiseen patentti Kokai julkaisuun 67533/1980. Näihin julkaisuihin palataan myöhemmin.Therefore, the porous preform is usually dewatered before or during glazing. The dewatering method uses heating the porous preform to a high temperature in an atmosphere containing noble gases, a gas containing chlorine. When the porous precursor is heated to a high temperature in an atmosphere containing noble gases, a fluorine-containing gas, the fluorine is transferred to the porous precursor. When the fluorine is added to the porous preform, the refractive index important for the optical fiber is advantageously adjusted. In this connection, reference is made to Japanese Patent Publication 15682/1980 and Japanese Patent Kokai Publication 67533/1980. We will return to these publications later.

20 Käsittely fluoria sisältävällä kaasulla suoritetaan kuumen-nusuunissa ennen tai samanaikaisesti lasituksen kanssa.The treatment with the fluorine-containing gas is carried out in a heating furnace before or simultaneously with the glazing.

Jotta voidaan välttää hiilikuumentimen häviöt, jotka johtuvat esimuodon kuumennuksen aikana syntyneestä kosteudesta . 25 tai hapesta, on muhviputki asennettu erottamaan toisistaan hiilikuumennin ja sintrausilmakehä. Käytettävä muhviputki valmistetaan normaalisti kvartsilasista.In order to avoid losses of the carbon heater due to the moisture generated during the heating of the preform. 25 or oxygen, a sleeve tube is installed to separate the carbon heater and the sintering atmosphere. The sleeve tube used is normally made of quartz glass.

Japanilaiset patenttijulkaisut 58299/1983 ja 42136/1983 ja 30 japanilainen patentti Kokai julkaisu 86049/1985 selittävät : : yksityiskohtaisesti kvartsilasista tehdyn muhviputken käy tön.Japanese Patent Publications 58299/1983 and 42136/1983 and Japanese Patent Kokai Publication 86049/1985 explain: the use of a quartz tube made of quartz glass in detail.

Fluoria sisältävä kaasu hajoaa tai reagoi korkeassa lämpö-35 tilassa muotoon F2 kaasu tai HF-kaasu. Nämä kaasut reagoivat kvartsilasin kanssa kehittäen seuraavan kaavan mukaan SiF4-kaasua ja tässä reaktiossa kvartsilasi syöpyy: li 3 94747 S1O2 + 2F2 = SiF4 + O2 Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20 Tästä syöpymisestä seuraa, että kupari ja rauta, jotka ovat kvartsilasin sisäpuolella, siirtyvät huokoisen esimuodon 5 pintaan ja saastuttavat sen. Lisäksi muotoutuu syöpymisen aikana kvartsilasista tehtyyn muhviputkeen neulanreikiä, mikä johtuu ympäröivän ilman sisääntulosta tai ilmakehän vuodosta muhviputkeen. Nämä eivät ole edullisia tuotantomenetelmälle .The fluorine-containing gas decomposes or reacts at high heat-35 to form F2 gas or HF gas. These gases react with quartz glass to form SiF4 gas according to the following formula and in this reaction the quartz glass corrodes: li 3 94747 S1O2 + 2F2 = SiF4 + O2 SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O This corrosion results in the transfer of copper and iron inside the quartz glass to the surface of the porous preform 5 and contaminate it. In addition, during corrosion, needle holes are formed in a sleeve tube made of quartz glass due to the ingress of ambient air or leakage of atmosphere into the sleeve tube. These are not advantageous to the production method.

1010

Lisäksi kvartsilasiputkella on se huono ominaisuus, että se pyrkii helposti muuttamaan muotoaan korkeassa lämpötilassa.In addition, the quartz glass tube has the bad property that it tends to easily deform at high temperature.

Kun kvartsilasi on n. 1300 °C lämpötilassa pidemmän aikaa, se alkaa valua tahmeasti. Lisäksi, kun sitä käytetään lämpö-15 tilassa 1150 °C tai korkeammalla pidemmän aikaa, se kiteytyy ja kun uunin lämpötila laskee, syntyy jännityksiä johtuen lämpölaajenemiskertoimen erilaisuudesta lasisen vaiheen ja kiteisen vaiheen välillä ja lopulta putki rikkoontuu.When the quartz glass is at a temperature of about 1300 ° C for a long time, it starts to flow sticky. In addition, when used at a temperature of 1150 ° C or higher for a longer period of time, it crystallizes, and as the furnace temperature decreases, stresses are generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the glass phase and the crystalline phase, and eventually the tube breaks.

20 Materiaalina, joka tuskin reagoi fluoria tai klooria sisältävän kaasun kanssa, on hiili mahdollinen vaihtoehto. Hiili ei reagoi aineiden SF6, C2Fg, CF4 kanssa, eikä myöskään kvartsin kanssa. Ja tietenkään hiili ei reagoi SiF4 kanssa.20 As a material that hardly reacts with a gas containing fluorine or chlorine, carbon is a possible alternative. Carbon does not react with substances SF6, C2Fg, CF4, nor with quartz. And of course carbon does not react with SiF4.

,‘;25 Japanilainen patenttijulkaisu 28852/1981 esittää hiilestä tehdyn muhviputken käyttöä ilmakehässä, jossa on fluoripi-toista kaasua kuten F2, vaikkakaan yhtään työesimerkkiä ei ole selitetty.Japanese Patent Publication No. 28852/1981 discloses the use of a carbon sleeve tube in an atmosphere containing a fluorinated gas such as F2, although no working example has been described.

30 Hiilellä on kuitenkin seuraavat haittapuolet: 1. Vaikka hiili on vähemmän huokoinen, kaasut voivat tunkeutua sen läpi. Typen läpäisykyky hiilen läpi on 106 kertaa suurempi kuin kvartsilasin läpi.30 However, coal has the following disadvantages: 1. Although coal is less porous, gases can penetrate through it. Nitrogen permeability through carbon is 106 times greater than through quartz glass.

35 2. Hiili hapettuu helposti ja lämpötilassa alle 400 °C se . helposti reagoi hapen kanssa muotoon C02 tai CO.35 2. Carbon is easily oxidized and at temperatures below 400 ° C it. readily reacts with oxygen to form CO2 or CO.

4 947474,94747

Hapettumisen välttämiseksi on yritetty muotoilla hiilimuhvi-putken sisäpinnalle keramiikkakerrosta, kuten SiC, AI2O3 ja BN. Vaikka keramiikkakerros estää hapettumisen, se reagoi epäedullisesti joko klooria tai fluoria sisältävän kaasun 5 kanssa. Tällaisessa reaktiossa syntyvät epäpuhtaudet kiteyttävät nokisen esimuodon ja synnyttävät kuplia nokiseen esimuotoon .To avoid oxidation, attempts have been made to form a ceramic layer on the inner surface of the carbon sleeve tube, such as SiC, Al 2 O 3 and BN. Although the ceramic layer prevents oxidation, it reacts unfavorably with either chlorine or fluorine-containing gas 5. Impurities generated in such a reaction crystallize the soot precursor and create bubbles in the soot precursor.

Koska hiili on materiaali, jolla on laaja kaasun lä-10 päisevyys, kaasu kulkee muhviputken seinien läpi sisään ja ulos, jolloin ilmassa oleva kosteus tunkeutuu muhviputkeen seinien läpi. Siksi lasin esimuodossa on verrattain paljon vettä ja toisaalta hydroksyyliryhmiä. Lisäksi kaasut kuten Cl2 ja SiF4 jäävät uunin seinän ulkopuolelle ja saattavat 15 pilata työympäristön, ja epäpuhtaudet kuten kupari ja rauta voivat tunkeutua uuniin ulkopuolelta. Näitä heikkouksia voidaan huomattavasti vähentää lisäämällä hiilen paksuutta, mutta ei kuitenkaan täydellisesti poistaa.Because carbon is a material with wide gas permeability, the gas passes in and out through the walls of the sleeve tube, allowing moisture in the air to penetrate the sleeve tube through the walls. Therefore, the glass preform has a relatively large amount of water and hydroxyl groups on the other hand. In addition, gases such as Cl2 and SiF4 remain outside the furnace wall and may contaminate the working environment, and contaminants such as copper and iron may enter the furnace from the outside. These weaknesses can be greatly reduced by increasing the thickness of the carbon, but not completely eliminated.

20 Kuten edellä selitetystä havaitaan, lisäämällä fluoria pääl-lysteosan kvartsilasiin konventionaalisessa menetelmässä, syntyy kuitenkin erilaisia vaikeuksia.However, as can be seen from the above, adding fluorine to the quartz glass of the coating part in a conventional method presents various difficulties.

Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista tällaisissa olo-•25 suhteissa tavanomaisen muhviputken ongelmat, jota käytetään optisen kuidun esimuodon vedenpoistoon ja lasitukseen ja fluorin lisäykseen esimuotoon ja aikaansaada muhviputki optisen kuidun lasin esimuodon valmistamiseksi, jolla on hyvä kestävyys ja pitkä ikä ja joka voi estää ilman tunkeutumisen 30 muhviputkeen.It is an object of the present invention to solve in such conditions the problems of a conventional sleeve tube used for dewatering and glazing an optical fiber preform and adding fluorine to the preform, and to provide a sleeve tube for producing an optical fiber glass preform having good durability and long life and preventing air penetration. muffle tube.

Yllä esitetyn ongelman ratkaisemiseksi on havaittu, että jos muhviputken sisä- ja ulkoseinät ovat päällystetyt pyrolyyt-tisellä grafiitilla tai kiinteällä karbonoidulla lasimaisel-35 la hiilellä, muhviputki ei huonone, vaikka se on kosketuksissa korkeassa lämpötilassa syövyttävien kaasujen kuten fluoria ja klooria sisältävien kaasujen kanssa. Se johtuuTo solve the above problem, it has been found that if the inner and outer walls of the sleeve tube are coated with pyrolytic graphite or solid carbonized vitreous carbon, the sleeve tube does not deteriorate even when in contact with high temperature corrosive gases such as fluorine and chlorine. It's because

IIII

5 94747 siitä, että muhviputki ei reagoi fluoria tai klooria sisältävän kaasun kanssa, sillä sisäseinä on päällystetty hiili-päällysteellä. Ja tällaisella muhviputkella on paljon pidempi käyttöikä kuin tavanomaisella putkella. Lisäksi hiili on 5 niin tiivistä, että se ei kärsi sellaisista ongelmista kuin kaasun läpitunkeutumisesta, joita syntyy käytettäessä tavanomaisia hiilestä tehtyjä muhviputkia.5,94747 that the sleeve tube does not react with a gas containing fluorine or chlorine, since the inner wall is coated with a carbon coating. And such a sleeve pipe has a much longer service life than a conventional pipe. In addition, the carbon is so dense that it does not suffer from problems such as gas penetration that arise when using conventional carbon sleeve tubes.

Tämän keksinnön kohteena on itsenäisen patenttivaatimuksen 10 1-6 mukainen menetelmä optisen kuidun huokoisen esimuodon, joka on tehty kvartsilasin hienoista partikkeleista, valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmä toteutetaan kuumennusuunissa, johon kuuluu kuumen-nin ja muhviputki, joka on sijoitettu kuumentimen sisäpuo-15 lelle erottamaan kuumennusilmakehän kuumentimesta, ja jonka muhviputken runko valmistetaan erittäin puhtaasta hiilestä, jolloin rungon sekä sisä- että ulkoseinä päällystetään hiilimateriaalilla, joka valitaan ryhmästä, johon kuuluu pyrolyyttinen grafiitti ja kiinteä karbonoitu lasimainen 20 hiili.The present invention relates to a method for producing a porous preform of optical fiber made of fine particles of quartz glass according to independent claims 10 to 6, characterized in that the method is carried out in a heating furnace comprising a heater and a sleeve tube located inside the heater. -15 to separate the heating atmosphere from the heater, and having a sleeve tube body made of high purity carbon, wherein both the inner and outer walls of the body are coated with a carbon material selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonized glassy carbon.

Keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin kuviin, joissa: . 25 kuvio 1 esittää kaavamaisesti optisen kuidun esimuodon kuu-mennusuunin suoritusmuodon erään esimerkin poikkileikkausta, kuvio 2 esittää kaavamaisesti optisen kuidun esimuodon kuu-30 mennusuunin toisen suoritusmuodon erään esimerkin : poikkileikkausta, kuvio 3 esittää kaavamaisesti optisen kuidun esimuodon kuumennusuunin kolmannen suoritusmuodon erään esi- 35 merkin poikkileikkausta, 6 94747 kuviot 4A ja 4B esittävät menetelmiä nokisen esimuodon valmistamiseksi liekkihydrolyysillä, kuvio 5 esittää keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun esimuodon taitekertoimen profiilia, 5 kuvio 6 esittää kaavamaisesti myöhemmin selitet tävässä esimerkissä 2 käytetyn kuumennusuunin poikkileikkausta, kuviot 7 ja 8 esittävät epäpuhtauskonsentraatio-profiileja suhteessa päällyksen paksuuteen, kumpikin 10 erikseen ja kuvio 9 esittää kaavamaisesti myöhemmin selitettävissä esimerkeissä 5 ja 6 käytetyn kuumennusuunin poikkileikkausta.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures, in which:. Fig. 1 schematically shows a cross-section of an example of an embodiment of an optical fiber preform heating furnace, Fig. 2 schematically shows an example of another embodiment of an optical fiber preform heating furnace: Fig. 3 schematically shows a third embodiment of an optical fiber preform heating furnace Figures 4A and 4B show methods for preparing a carbon black preform by flame hydrolysis, Fig. 5 shows the refractive index profile of a preform prepared by the method of the invention, Fig. 6 , each 10 separately and Fig. 9 schematically shows a cross section of a heating furnace used in Examples 5 and 6 to be described later.

Tässä keksinnössä huokoinen lasin esimuoto koos-15 tuu kvartsiperuslasin hienoista partikkeleista (alempana kutsuttu "nokiseksi esimuodoksi", "soot preform"), johon tyypillisesti kuuluu nokiset esimuodot ja joilla on seuraavat rakenteet: 1. Kiinteä tai ontto esimuodon kokonaisuus, joka 20 koostuu lasin hienoista partikkeleista. Muotoilutapauk-sessa, nokisen esimuodon lasituksen jälkeen muotoutuu keskiosaan kanava, jonka jälkeen siihen pannaan lasi-tanko, jolloin saadaan lopullinen lasin esimuoto.In the present invention, the porous glass preform consists of fine particles of quartz base glass (hereinafter referred to as "soot preform"), typically comprising soot preforms, and having the following structures: 1. A solid or hollow preform assembly consisting of fine glass preforms. particles. In the case of shaping, after the glazing of the soot preform, a channel is formed in the middle part, after which a glass rod is placed in it, whereby the final glass preform is obtained.

. 2. Nokiseen esimuotoon kuuluu lasisisus, ja hie- 25 noa lasipartikkelia, joka on kerrostunut sisuksen ympärille .. 2. The soot preform includes a glass interior, and a fine glass particle deposited around the interior.

3. Nokinen esimuoto käsittää lasisisuksen, jonka ympärille osa kuoresta on muodostunut ja hieno lasipar-tikkeli on kerrostunut kuoren ympärille.3. The carbon black preform comprises a glass core around which a portion of the shell is formed and a fine glass particle is deposited around the shell.

30 Pyrolyyttinen grafiitti (jota myös kutsutaan "pyrolyyttiseksi hiileksi") ja kiinteä karbonoitu lasi-mainen hiilipäälyste muhviputken rungon sisä- ja ulkoseinillä ovat seuraavanlaista hiiltä.30 Pyrolytic graphite (also called "pyrolytic carbon") and a solid carbonized glass-like carbon coating on the inner and outer walls of the sleeve tube body are the following types of carbon.

Pyrolyyttinen grafiitti tarkoittaa grafiittia, 35 joka saatetaan rungon pinnalle hiilellä kerrostamalla,Pyrolytic graphite means graphite 35 which is deposited on the surface of a body by carbon deposition,

It 7 94747 joka muotoillaan hajottamalla korkeassa lämpötilassa (700 - 1200 °C) raaka-ainetta, käsittäen pääasiassa hiilivetyä. Muhviputken runko voidaan päällystää monella eri tavalla pyrolyyttisellä grafiitilla. Esimerkiksi 5 muhviputken runko kuumennetaan suoraan sähkövirralla tai kuumennetaan epäsuorasti sen ulkopuolelta ja hiili-materiaali saadaan tällöin hajottamalla termisesti hii-livetykaasua (esim. propaania, metaania, jne.), joka sitten kerrostetaan rungolle.It 7 94747 which is formed by decomposing a raw material at high temperature (700 - 1200 ° C), mainly comprising hydrocarbon. The sleeve tube body can be coated with pyrolytic graphite in many different ways. For example, the body of a 5-sleeve tube is heated directly by an electric current or indirectly heated from outside it, and the carbon material is then obtained by thermally decomposing hydrocarbon gas (e.g. propane, methane, etc.), which is then deposited on the body.

10 Kiinteä karbonoitu lasimainen hiili tarkoittaa hiiltä, jota tuotetaan kovettamalla ja karbonoimalla hartsia erittäin hitaasti. Näihin hartseihin kuuluu esim. kuumassa kovettuvat hartsit, kuten fenolihartsit ja furaanihartsit ja polyvinyylikloridihartsit. Lasitet-15 tua hiiltä voidaan valmistaa myös karbonoimalla sokeria, selluloosaa, polyvinylideenikloridia jne. Muhviputken runkoa päällystettäessä lasitetulla grafiitilla, kuumassa kovettuva hartsi laitetaan rungon pintaan sopivasti muotoilemalla tai useaankertaan ruiskuttamalla ja karbo-20 noimalla hartsi erittäin hitaasti.10 Solid carbonized vitreous carbon means carbon produced by very slow curing and carbonization of the resin. These resins include, for example, thermosetting resins such as phenolic resins and furan resins and polyvinyl chloride resins. Glazed carbon can also be made by carbonizing sugar, cellulose, polyvinylidene chloride, etc. When coating the sleeve tube body with glazed graphite, a thermosetting resin is applied to the body surface by suitable shaping or multiple spraying and carbon-high resin.

Muhviputken runkoon käytettävä hiilimateriaali on edullisesti erittäin puhdasta hiilimateriaalia, jonka puhtaus selitetään alempana. Päällystyksen paksuus voidaan valita riippuen niistä olosuhteista, joissa 25 esimuoto termisesti käsitellään.The carbon material used for the sleeve tube body is preferably a very pure carbon material, the purity of which is explained below. The coating thickness can be selected depending on the conditions under which the preform is thermally treated.

Yleisesti ottaen muhviputkien runkoihin käytettävän hiilen puhtaus on edullisesti sellaista astetta, että tuhkan kokonaispitoisuus on alle 50 ppm, edullisesti alle 20 ppm. Jos hiilen kokonais tuhkan pitoisuus on 30 1000 ppm, sitä ei voida käyttää muhviputken rungon vai- mistukseen, koska silloin tulee epäpuhtauksia, kuten rautaa ja kuparia. Epäpuhtaudet ja niiden määrät hiilessä, kun hiilen kokonaistuhkanpitoisuus on 20 ppm tai sen alle, esitetään allaolevassa taulukossa.In general, the purity of the carbon used for the sleeve pipe bodies is preferably such that the total ash content is less than 50 ppm, preferably less than 20 ppm. If the total ash content of the carbon is 30 to 1000 ppm, it cannot be used to silence the sleeve tube body because impurities such as iron and copper will enter. The impurities and their amounts in the carbon at a total carbon ash content of 20 ppm or less are shown in the table below.

35 8 9474735 8 94747

Taulukko 1 B <0.1 ppm Ca <0,1 ppmTable 1 B <0.1 ppm Ca <0.1 ppm

Mg <0.1 ppm Ti <0,1 ppm 5 AI <0,1 ppm V <0,1 ppmMg <0.1 ppm Ti <0.1 ppm 5 Al <0.1 ppm V <0.1 ppm

Si <0,1 ppm Cr <0,1 ppm P <0,1 ppm Fe <0,1 ppm S <0,1 ppm Cu <0,1 ppm N i <0,1 ppm 10Si <0.1 ppm Cr <0.1 ppm P <0.1 ppm Fe <0.1 ppm S <0.1 ppm Cu <0.1 ppm N i <0.1 ppm 10

Esimuodosta, jossa on hienoja lasipartikkeleita, poistetaan vesi vettäpoistavalla aineella, tavallisimmin klooripitoisella kaasulla. Kun keksinnön mukaista kuu-mennusuunia käytetään, on valittava sellainen klooria 15 sisältävä kaasu, jossa ei ole yhtään happea sisältävää atomia, esim. Cl2, SiCl^ tai CCl^. Jos käytetään happiatomin sisältävää klooripitoista kaasua, esim. S0C12, se hajoaa vettä korkeassa lämpötilassa poistettaessa vapauttaen hapen, jolloin happi hävittää epäedullisesti 20 hiilimateriaalin. CCl^ hajotetaan termisesti, jolloin syntyy hiilipölyä. Cl2 reagoi veden kanssa, jota on huokoisessa esimuodossa, jolloin muodostuu pieni määrä happea seuraavan kaavan mukaan:The preform with fine glass particles is dewatered with a dehydrating agent, most commonly a chlorine-containing gas. When using the heating furnace according to the invention, a chlorine-containing gas must be selected which does not contain any oxygen-containing atoms, e.g. Cl2, SiCl2 or CCl4. If a chlorine-containing gas containing an oxygen atom is used, e.g. SO 2 Cl 2, it decomposes upon removal of water at high temperature, releasing oxygen, whereby oxygen unfavorably destroys the carbon material. CCl 4 is thermally decomposed to form carbon dust. Cl2 reacts with water in the porous preform to form a small amount of oxygen according to the following formula:

Cl2 + H20 = 2HC1 + (l/2)02 25 Lisäksi SiCl^ reagoi huokoisessa esimuodossa ole van veden kanssa seuraavasti:Cl 2 + H 2 O = 2HCl + (1/2) 02 25 In addition, SiCl 2 reacts with water in the porous preform as follows:

SiCl. + 2H-0 = SiO-, + 4HC1 4 2 2 Tällöin ei synny kuitenkaan happea eikä hiilipölyä. Siksi SiC^ on edullisin vedenpoistoaine käytettäes-30 tämän keksinnön mukaista muhviputkea. Lämpötila on nor-: maalisti vettä poistettaessa 800 - 1200 °C. Vedenpoisto- käsittely suoritetaan ilmakehässä, jossa on klooripitoista kaasua sekoitettuna jaloon kaasuun, kuten argoniin tai heliumiin, jota on 0,1 - 10 % klooria sisältä-35 van kaasun moolimäärästä.SiCl. + 2H-O = SiO-, + 4HC1 4 2 2 However, no oxygen or carbon dust is generated. Therefore, SiO 2 is the most preferred dewatering agent when using the sleeve tube of this invention. The temperature is normally 800 to 1200 ° C when removing water. The dewatering treatment is carried out in an atmosphere containing chlorine-containing gas mixed with a noble gas such as argon or helium in an amount of 0.1 to 10% of the molar amount of chlorine-containing gas.

Il 94747 9Il 94747 9

Fluorilisäyskaasuna käytetään yleensä fluoria sisältävää kaasua. Kun käytetään kvartsista valmistettua muhviputkea, fluoria sisältävä kaasu hajoaa korkeassa lämpötilassa, jolloin syntyy fluorikaasua ja joka 5 syövyttää muhviputken. Sen vuoksi olisi valittava sellainen fluoria sisältävä kaasu, joka ei syövytä muhviputkea .A fluorine-containing gas is generally used as the fluorine addition gas. When a sleeve tube made of quartz is used, the fluorine-containing gas decomposes at a high temperature, producing fluorine gas, which corrodes the sleeve tube. Therefore, a fluorine-containing gas that does not corrode the sleeve pipe should be selected.

Koska esillä oleva kuumennusuunin muhviput-ki ei reagoi fluorikaasun kanssa, voidaan käyttää laa-10 jempaa· määrää erilaisia fluorilisäyskaasuja ja silloin voidaan valita piifluoridi ja hiilifluoridi. Piifluori-deihin kuuluu SiF^, Si2Fg jne, ja hiilifluorideihin kuuluu CF4, C2F6, C3Fg, CC12F2, C2C13F3 jne.Since the present furnace sleeve tube-ki does not react with fluorine gas, a wider range of different fluorine addition gases can be used, and then silicon fluoride and carbon fluoride can be selected. Silicon fluorides include SiF 4, Si 2 Fg, etc., and carbon fluorides include CF 4, C 2 F 6, C 3 F 8, CC 12 F 2, C 2 Cl 3 F 3, etc.

Näiden joukossa on SiF^ edullinen, koska sitä 15 on helposti saatavissa, vaikka se on myrkyllistä ja kallista. Sen lisäksi hiilifluoridi on vielä edullisempi, koska se ei ole ainoastaan halpa ja turvallinen, vaan myös helposti käsiteltävissä. Erityisesti on CF^ edullisin käytettäessä tämän keksinnön mukaista muhviputkea, 20 sillä CF^ ei kehitä mitään hiilipölyä.Among these, SiF 2 is preferred because it is readily available, although it is toxic and expensive. In addition, carbon fluoride is even more advantageous because it is not only cheap and safe, but also easy to handle. In particular, CF 2 is most preferred when using the sleeve pipe of the present invention, since CF 2 does not generate any carbon dust.

Fluorilisäyslämpötila on normaalisti välillä 1100 - 1600 °C. Fluorilisäyskäsittely suoritetaan ilmakehässä, jossa olevaa fluoria sisältävää kaasua on laimennettu jalolla kaasulla, kuten argonilla tai heliumil-25 la, jota on 0,1 - 10 % fluoria sisältävän kaasun mooli-määrästä.The fluorine addition temperature is normally between 1100 and 1600 ° C. The fluorine addition treatment is performed in an atmosphere in which the fluorine-containing gas is diluted with a noble gas such as argon or helium-25a, which is 0.1 to 10% of the molar amount of fluorine-containing gas.

Kun esillä olevaa kuumennusuunin muh viputkea käytetään lasin esimuodon lasittamiseen, syötetään muhviputkeen jaloa kaasua, kuten heliumia, typ-: 30 peä tai argonia 1400 - 1600 °C lämpötilassa.When the present heating furnace sleeve tube is used to vitrify a glass preform, a noble gas such as helium, nitrogen or argon is fed to the sleeve tube at a temperature of 1400 to 1600 ° C.

Seuraavassa selitetään ne kokeet ja käsitteet, joihin tämä keksintö perustuu. Alla selitetyt käsitteet on saatu keksijöiden kovalla työllä, eivätkä ne ole olleet helppoja saavuttaa.The experiments and concepts on which this invention is based are explained below. The concepts explained below have been obtained through the hard work of the inventors and have not been easy to achieve.

35 Koe 1. Kvartsilasista tehtyä muhviputkea, jonka 10 94747 sisähalkaisija oli 100 mm, pituus 300 mm ja seinän paksuus 2 mm, kuumennettiin 1500 °C lämpötilaan ja pidettiin siinä lämpötilassa yksi päivä. Muhviputki piteni 400 mm pituuteen.35 Experiment 1. A sleeve tube made of quartz glass with an inner diameter of 10,94747 of 100 mm, a length of 300 mm and a wall thickness of 2 mm was heated to 1500 ° C and maintained at that temperature for one day. The sleeve tube was extended to a length of 400 mm.

5 Koe 2. Käytettiin erittäin puhtaasta hiilestä tehtyä muhviputkea, jonka mitat olivat samat kuin kokeessa 1. Muhviputken sisä- ja ulkopinnalla oli pyro-lyyttinen grafiittipäällyste, jonka paksuus oli 30 μπι. Muhviputkea kuumennettiin kuin kokeessa 1, mutta putki 10 ei laajentunut. Myöskään silloin ei tapahtunut laajentumista, kun päällysteenä oli kiinteä karbonoitu lasi-mainen hiili, jonka paksuus oli 10 pm.5 Experiment 2. A sleeve tube made of high-purity carbon having the same dimensions as in Experiment 1 was used. The inner and outer surface of the sleeve tube had a pyrolytic graphite coating with a thickness of 30 μπι. The sleeve tube was heated as in Experiment 1, but the tube 10 did not expand. Also, no expansion occurred when the coating was a solid carbonized glass-like carbon having a thickness of 10 μm.

Tässä kokeessa saatettiin pyrolyyttinen grafiit-tipäällyste muhviputken rungon pintaan tuomalla hiili-15 vetykaasua, jonka lämpötila oli 1000 °C. Lasitettu hii-lipäällyste muotoiltiin rungon pintaan kovettamalla ja karbonoimalla polyvinyylikloridi hartsia.In this experiment, a pyrolytic graphite drop coating was applied to the surface of the sleeve tube body by introducing carbon-15 hydrogen gas at a temperature of 1000 ° C. The glazed carbon coating was formed on the surface of the body by curing and carbonizing the polyvinyl chloride resin.

Seuraavissa esimerkeissä päällysteet oli muotoiltu kuten yllä on esitetty, mikäli ei ole muuta mainin-20 taa.In the following examples, the coatings were shaped as described above, unless otherwise stated.

Koe 3. Samaa muhviputkea kuin esimerkissä 1 kuumennettiin huoneen lämpötilasta 1500 °C:aan yli kolmessa tunnissa ja pidettiin siinä lämpötilassa yksi päivä ja jäähdytettiin sitten 1500 °C lämpötilasta huoneen lämpö-‘ 25 tilaan yhdessä päivässä. Toistamalla kummennus ja jääh dytys 20 päivän ajan muhviputki rikkoontui johtuen kiteytymisestä .Experiment 3. The same sleeve tube as in Example 1 was heated from room temperature to 1500 ° C for more than three hours and kept at that temperature for one day and then cooled from 1500 ° C to room temperature for one day. By repeating heating and cooling for 20 days, the sleeve tube broke due to crystallization.

Koe 4. Samalle muhviputkelle kuin oli kokeessa 2 kohdistettiin sama kuumennustesti kuin kokeessa 3.Experiment 4. The same sleeve tube as in Experiment 2 was subjected to the same heating test as in Experiment 3.

30 20 päivän kuluttua ei ilmennyt mitään ongelmia.30 After 20 days, no problems appeared.

Seuraavassa selitetään hapettumisen kestävyyttä.Oxidation resistance is explained below.

Koe 5. Samma muhviputkea kuin kokeessa 2 ilma-ilmakehässä, 500 °C lämpötilassa yhden tunnin ajan. Mitään hapettumista ei ollut havaittavissa.Experiment 5. Moss sleeve tube as in Experiment 2 in an atmospheric atmosphere at 500 ° C for one hour. No oxidation was observed.

35 Koe 6. Toistettiin sama hapettamistesti kuin ko-35 Experiment 6. The same oxidation test was repeated as

IIII

94747 11 keessa 5 käyttäen muhviputkea, jonka pinnassa ei ollut ei ollut pyrolyyttistä grafiittipäällystettä eikä kiinteää karbonoitua lasimaista hiilipäällystettä. Hiilestä valmistetun muhviputken pintaan tuli hapetus, paksuudel-5 taan 50 pm.94747 11 in 5 using a sleeve tube having neither pyrolytic graphite coating nor solid carbonized vitreous carbon coating on the surface. The surface of the sleeve tube made of carbon was oxidized to a thickness of 50.

Seuraavassa selitetään syöpymisen kestävyyttä.The corrosion resistance is explained below.

Koe 7. Pyrolyyttinen grafiittipäällyste, jonka paksuus oli 30 pm, saatettiin muhviputken sisä- ja ulkopinnoille, jolla oli samat mitat kuin kokeen 1 muhvi-10 putkella. Muhviputkea kuumennettiin 1050 °C:een helium-ilmakehässä, jonka sisältämästä moolimäärästä 5 % oli C^. Muhviputkessa ei ollut havaittavissa korroosiota. Myöskään ei ollut vuotanut putken seinän läpi.Experiment 7. A pyrolytic graphite coating having a thickness of 30 μm was applied to the inner and outer surfaces of the sleeve tube having the same dimensions as the sleeve-10 tube of Experiment 1. The sleeve tube was heated to 1050 ° C in a helium atmosphere containing 5% mole by weight of Cl 2. No corrosion was observed in the sleeve tube. Nor had it leaked through the wall of the pipe.

Vastaavalla tavalla kuumennettiin erittäin puh-15 taasta hiilestä valmistettua muhviputkea, jonka pinnassa oli kiinteä karbonoitu lasimainen hiilipäällyste, paksuudeltaan 10 pm. Tässäkään ei havaittu syöpymistä eikä CI2 vuotoa.In a similar manner, a sleeve tube made of high-purity carbon with a solid carbonized glassy carbon coating having a thickness of 10 μm was heated. Again, no corrosion or CI2 leakage was observed.

Se johtuu pyrolyyttisen grafiittipäällysteen 20 tai kiinteän karbonoidun lasimaisen hiilen estäessä CI2 vuotamisen.It is due to the pyrolytic graphite coating 20 or solid carbonized vitreous carbon preventing CI2 from leaking.

Koe 8. Toistettiin sama testi kuin kokeessa 7, käyttäen erittäin.puhtaasta hiilestä tehtyä muhviputkea, mutta ei käytetty mitään päällystettä. Seinän läpi ha-25 valttiin CI2 vuotoa.Experiment 8. The same test as in Experiment 7 was repeated, using a very pure sleeve tube made of pure carbon, but no coating was used. Through the wall, ha-25 prevented CI2 leakage.

Koe 9. Toistettiin sama testi kuin kokeessa 7 käyttäen muhviputkea, jonka sisä- ja ulkopinnassa oli piikarbiidipäällyste pyrolyyttisen grafiittipäällysteen tai kiinteän karbonoidun lasimaisen hiilipäällysteen , 30 sijasta. Piikarbiidipäällysteet reagoivat ja haihtuivat sekä vuotoa esiintyi.Experiment 9. The same test as in Experiment 7 was repeated using a sleeve tube with a silicon carbide coating on the inner and outer surface instead of a pyrolytic graphite coating or a solid carbonized glassy carbon coating. Silicon carbide coatings reacted and evaporated and leakage occurred.

SiC reagoi seuraavan kaavan mukaan:SiC reacts according to the following formula:

SiC + 2C1-, = SiCl. + C 2 4SiC + 2Cl-, = SiCl. + C 2 4

Koe 10. Samaa muhviputkea kuin käytetiin kokeessa 35 2 kuumennettiin 1400 °C:ssa heliumilmakehässä, jonka 12 94747 sisältämästä moolimäärästä 3 % oli SiF.. SiF, ei havait-tu vuotavan eikä mitään syöpymää ollut havaittavissa.Experiment 10. The same sleeve tube as used in Experiment 35 2 was heated at 1400 ° C in a helium atmosphere containing 3% of the molar amount of 12,94747 SiF. SiF was not found to leak and no corrosion was observed.

Koe 11. Toistettiin sama testi kuin kokeessa 10 käyttäen samaa muhviputkea kuin käytettiin kokeessa 9, 5 jonka sisä- ja ulkopinnassa oli SiC päällyste. Sisä-ja ulkopinnoitteet reagoivat ja haihtuivat.Experiment 11. The same test as in Experiment 10 was repeated using the same sleeve tube as used in Experiment 9, 5 with a SiC coating on the inside and outside. The interior and exterior coatings reacted and evaporated.

Tällaisella muhviputkella oli ongelma pitkäaikaisessa käytössä.Such a sleeve tube had a problem with long-term use.

Kokeiden 1-11 tuloksista voidaan tehdä seuraavat joh- 10 topäätökset: 1. Hyvin puhtaasta hiilestä tehty muhviputki, jonka sisä- ja ulkopinnassa on pyrolyyttisestä grafiitista tai kiinteästä karbonoidusta lasimaisesta hiilestä tehdyt päällysteet kestää hyvin korkeita lämpötiloja 15 paremmin kuin vertailtava puhtaasta kvartsilasista tehty muhviputki.The following conclusions can be drawn from the results of Experiments 1-11: 1. A sleeve tube made of very pure carbon with coatings made of pyrolytic graphite or solid carbonated glassy carbon on the inner and outer surface withstands very high temperatures better than a sleeve tube made of comparable pure quartz glass.

2. Muhviputki, jolla on sen sisä- ja ulkopinnoilla pyrolyyttiset grafiittipäällysteet tai kiinteät karbonoidusta lasimaisesta hiilestä valmistetut päällysteet 20 kestää hapettumista huomattavasti paremmin kuin vertailtava erittäin puhtaasta hiilestä valmistettu muhviputki.2. A sleeve tube having on its inner and outer surfaces Pyrolytic graphite coatings or solid coatings made of carbonated glassy carbon 20 are significantly more resistant to oxidation than a comparable sleeve tube made of very pure carbon.

3. Käytettäessä tai fluoria sisältävää kaasua on tämän keksinnön mukainen kuumennusuunin muhviputki syöpymisenkestävä. Kvartsista tehty muhviputki ei kestä 25 fluoria sisältäviä kaasuja. Esimerkiksi SiF^ syövyttää kvartsista tehtyä muhviputkea 1,6 pm/h 1100 °C:ssa. Erittäin puhtaasta hiilestä tehty muhviputki, jolla on SiC päällyste ei kestä kloori- eikä fluoripitoisia kaasuja.3. When used or with a fluorine-containing gas, the sleeve tube of the heating furnace according to the present invention is corrosion-resistant. A sleeve pipe made of quartz cannot withstand gases containing 25 fluorines. For example, SiF 2 corrodes a sleeve tube made of quartz at 1.6 μm / h at 1100 ° C. A sleeve pipe made of high-purity carbon with a SiC coating is not resistant to chlorine- or fluorine-containing gases.

: 30 Esillä olevan kuumennusuunin edullisia suoritusmuotoja selitetään seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin.: 30 Preferred embodiments of the present heating furnace are explained below with reference to the accompanying drawings.

Eräs suoritusmuoto esitetään kaavamaisest i poikkileikkauskuvana.One embodiment is shown schematically in a cross-sectional view.

35 Kuvio 1 esittää osaluetteloa: numero 1 on huokoi- 94747 13 nen esimuoto, 2 on kannatintanko, 3 on muhviputki, 4 on kuumennin, 5 on uunin runko, 6 on jalokaasun sisään-tuonti, 7 on ilmakehäkaasun (esim. SiF^ ja helium) si-sääntuonti. 31 on hiilestä tehdyn muhviputken runko ja 5 32 on pyrolyyttinen grafiittipäällyste tai kiinteä kar- bonoitu lasimainen hiilipäällyste. Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa muhviputkella on päällyste sekä sen sisä- että ulkopinnassa (ml. sen pohjaosa).35 Figure 1 shows a list of parts: number 1 is a porous preform, 2 is a support rod, 3 is a sleeve tube, 4 is a heater, 5 is a furnace body, 6 is a noble gas import, 7 is an atmospheric gas (e.g. SiF 2 and helium ) si-import. 31 is the body of a carbon sleeve tube and 5 32 is a pyrolytic graphite coating or a solid carbonized vitreous carbon coating. In the embodiment shown in Figure 1, the sleeve tube has a coating on both its inner and outer surface (incl. Its bottom part).

Käytettäessä ylläkuvatunlaista muhviputkea kulkee 10 nokinen esimuoto muhvin läpi ja sitä lämpökäsitellään.When using a sleeve tube as described above, a 10 carbon black preform passes through the sleeve and is heat treated.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa muhviputki koostuu ylemmästä, keski- ja alemmasta osasta, jotka ovat irroitettavasti kiinnitetyt ja ainakin keskiosa on tehty erittäin puhtaasta hiilestä, joka on 15 päällystetty pyrolyyttisellä grafiitilla tai kiinteällä karbonoidulla lasimaisella hiilellä ja ylempi sekä alempi osa on tehty kuumuutta ja syöpymistä kestävästä materiaalista.In another embodiment, the sleeve tube consists of upper, middle and lower portions removably attached and at least the central portion is made of high purity carbon coated with pyrolytic graphite or solid carbonized glassy carbon and the upper and lower portions are made of heat and corrosion.

Toista suoritusmuotoa selitetään kuvion 20 mukaan.The second embodiment will be explained with reference to Fig. 20.

Kuvio 2 esittää kaavamaisesti poikkileikkauksena kuumennusuunin tätä suoritusmuotoa. Uunin rungon 5 sisäpuolella on kuumennin 4 ja muhviputki 3 sijaitsee uunin • rungon keskellä.Figure 2 schematically shows a cross-section of this embodiment of a heating furnace. Inside the oven body 5 there is a heater 4 and the sleeve tube 3 is located in the middle of the oven body.

25 Muhviputki koostuu yläosasta 34, keskiosasta 35 ja alaosasta 36 ja vierekkäiset osat ovat irroitettavasti toisiinsa kiinnitetyt sopivin keinoin, esim. kierteillä. Muhviputken keskiosa 35 on tehty erittäin puhtaasta hiilimateriaalista 31, jonka pinnoilla on pyro-, 30 lyyttisestä grafiitista tai kiinteästä karbonoidusta lasimaisesta hiilestä valmistettu päällyste 32.The sleeve tube consists of an upper part 34, a central part 35 and a lower part 36, and the adjacent parts are releasably fastened to each other by suitable means, e.g. with threads. The central part 35 of the sleeve tube is made of a very pure carbon material 31, the surfaces of which have a coating 32 made of pyro-, lytic graphite or solid carbonized glassy carbon.

Koska ylä- ja alaosa (34 ja 36) eivät ole kuumennetut niin korkeaan lämpötilaan kuin keskiosa 35, ne voidaan valmistaa erittäin puhtaasta hiilimateriaalista, 35 joka on päällystetty SiC tai Si^N^ materiaalilla, joka 14 94747 kestää hapettumisen, syöpymisen, klooria sisältävän ja/ tai fluoria sisältävän kaasun. SiC ja Si^N^ eivät reagoi C±2 tai F aineiden kanssa alhaisessa lämpötilassa. Yksinkertaisuuden vuoksi ylä- ja alaosan päällysteitä 5 ei ole esitetty.Since the upper and lower parts (34 and 36) are not heated to as high a temperature as the central part 35, they can be made of a high-purity carbon material 35 coated with SiC or SiO 2 material which is resistant to oxidation, corrosion, chlorine-containing and and / or fluorine-containing gas. SiC and Si 2 N 2 do not react with C ± 2 or F substances at low temperature. For simplicity, the top and bottom coatings 5 are not shown.

Laitettaessa rungon pinnalle SiC tai Si^N^ päällystettä voidaan käyttää esim. CVD - menetelmää (Chemical Vapor Deposition, kemiallinen höyrykerrostaminen).When applying a SiC or Si 2 N 2 coating to the surface of the body, for example, the CVD method (Chemical Vapor Deposition) can be used.

Erittäin puhtaasta hiilestä tehty muhviputki on 10 edullinen, koska se ei reagoi halogeeni pitoisten yhdisteiden kanssa ellei ilmakehässä ole happea ja vettä ja sillä on erinomainen kuumuuden kesto.A sleeve tube made of high purity carbon is preferred because it does not react with halogen-containing compounds unless there is oxygen and water in the atmosphere and has excellent heat resistance.

Huokoista esimuotoa käsiteltäessä keskiosan 35 hiilen lämpötila nostetaan korkealle ja se kuluu esimuo-15 dossa olevan kosteuden ja kosteuden sekä hapen vaeltaessa ulkopinnalta ulos pitkän käyttöajan jälkeen. Hiilinen sisäseinä kuluu johtuen erikoisista huokoisen esimuodon käsittelyn syistä, joita selitetään tarkemmin jäljempänä .When treating the porous preform, the carbon temperature of the central portion 35 is raised high and is consumed as the moisture and moisture in the preform 15 and oxygen migrate out of the outer surface after a long period of use. The carbon inner wall wears out due to special reasons for processing the porous preform, which are explained in more detail below.

20 Si02 pölyä vapautuu huokoisesta esimuodosta kiin nittyen hiiliselle sisäseinälle ja se reagoi hiilen kanssa muotoon SiC ja happea kehittyy mainitussa reaktiossa reagoiden edelleen hiilen kanssa muotoon CO. Syntynyt SiC taasen reagoi klooripitoisen kaasun kanssa, * 25 jota käytetään vedenpoistoon. Si02 pöly kuluttaa tässä reaktiossa hiilistä sisäseinää.SiO 2 dust is released from the porous preform adhering to the carbon inner wall and reacts with carbon to form SiC and oxygen is evolved in said reaction by further reacting with carbon to form CO. The resulting SiC, on the other hand, reacts with chlorine-containing gas, * 25 which is used for dewatering. SiO 2 dust consumes the carbon inner wall in this reaction.

Nämä reaktiot voidaan esittää seuraavin kaavoin:These reactions can be represented by the following formulas:

Si02 + C = SiC + O2 02 + 2C = 2COSiO 2 + C = SiC + O 2 O 2 + 2C = 2CO

30 SiC + Cl., = SiCl. + C30 SiC + Cl., = SiCl. + C

: 2 4: 2 4

Sen vuoksi keskimmäinen hiiliosa on uusittava pidemmän käyttöajan jälkeen.Therefore, the middle carbon part must be renewed after a longer service life.

Toisaalta koska muhviputken ylä- ja alaosa eivät joudu niin korkeaan lämpötilaan, jolloin ne eivät myös- 35 kään erityisesti kulu, vain keskiosan tarvitsee edulli- n » 94747 sesti vaihtaa muhviputken koostuessa kolmesta osasta.On the other hand, since the upper and lower parts of the sleeve tube do not reach such a high temperature, in which case they also do not wear particularly, only the middle part preferably needs to be replaced when the sleeve tube consists of three parts.

Koska hiili on huokoista, on tarpeellista poistaa absorboitunut kosteus täydellisesti korkeassa lämpötilassa. Siksi on absorboituneen kosteuden poiston kannal-5 ta edullista vaihtaa hiili muhviputki niin harvoin kuin mahdollista. Kun tämän suoritusmuodon muhviputken keskimmäinen osa on kulunut loppuun, ei ole tarpeen poistaa absorboitunutta· kosteutta ylä- ja alaosista, vaan niitä voidaan käyttää edelleen. Taloudelliselta 10 kannalta asiaa tarkastellen on tämän suoritusmuodon kolmiosainen muhviputki kaikinpuolin edullinen.Because the carbon is porous, it is necessary to completely remove the absorbed moisture at a high temperature. Therefore, in order to remove the absorbed moisture, it is preferable to replace the carbon sleeve pipe as infrequently as possible. When the middle part of the sleeve tube of this embodiment is worn out, it is not necessary to remove the absorbed moisture from the upper and lower parts, but they can still be used. From an economic point of view, the three-part sleeve tube of this embodiment is advantageous in all respects.

Eräs toimenpide estämään tämän tyyppistä muhviputken hapettumista on lämpötilan alentaminen 500 °C:een tai sen alle, jossa hiili ei hapetu lasin esimuodon si-15 säänlaiton ja poisoton aikana. Mutta tällaisessa alhaisessa lämpötilassa uunin toimintasuhde laskee huonatta-vasti. Muhvin sisäosan likaantumista ilmassa olevasta pölystä ei voida välttää. Ilman sisäänvirtaaminen muhvi-putkeen voidaan estää tämän keksinnön mukaisella kol-20 mannella suoritusmuodolla. Lisänä kuumentimessa ja muh-viputkessa on tässä kolmannen suoritusmuodon kuumennus-uunissa etukammio, jonka läpi huokoinen esimuoto laitetaan sisään ja otetaan pois muhviputkesta. Etukammio .. voidaan kuumentaa edullisesti 800 °Cseen ja paine voi- / —2 25 daan alentaa alas arvoon 10 torria tai alhaisemmaksi.One measure to prevent oxidation of this type of sleeve tube is to lower the temperature to 500 ° C or below, where carbon is not oxidized during weathering and removal of the glass preform si-15. But at such a low temperature, the operating ratio of the furnace decreases poorly. Contamination of the inside of the sleeve with airborne dust cannot be avoided. The inflow of air into the sleeve tube can be prevented by the third embodiment of the present invention. In addition, the heater and the sleeve tube in this heating furnace of the third embodiment have a front chamber through which the porous preform is inserted and removed from the sleeve tube. The front chamber .. can preferably be heated to 800 ° C and the pressure can be reduced to 10 torr or less.

Etukammio tehdään edullisesti lämpöä kestävästä materiaalista, josta ei lähde mitään epäpuhtauksia kuten kvartsilasia, SiC, Si^N^ bn tai vastaavaa. Etukammio voidaan tehdä vastaavasta tai eri materiaalista kuin ; 30 muhviputki.The front chamber is preferably made of a heat-resistant material which does not emit any impurities such as quartz glass, SiC, Si 2 N 2 or the like. The front chamber may be made of the same or different material than; 30 sleeve pipe.

Kuumennusuunin kolmatta suoritusmuotoa selitetään viittaamalla oheisiin kuvioihin.A third embodiment of the heating furnace will be explained with reference to the accompanying figures.

Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti poikkileikkauksena kuumennusuunin kolmannen suoritusmuodon erästä esimerk-35 kiä. Tämä kuumennusuuni on sama kuin kuviossa 2, jonka 16 94747 päälle on sijoitettu etukammio 11. Lisäyksenä kuvion 2 kuumennusuunin kaikkiin osiin käsittää tämä kuumennus-uuni etukammion 11, etukammion kaasun ulosviennin 14, etukammion kaasun sisääntuonnin 15 etukammion kaasun 5 puhdistamiseksi, ja väliseinän 16. Kuviossa 3 esitetään myös ylä- ja alaosan päällysteet.Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a third embodiment of a heating furnace. This heating furnace is the same as in Fig. 2, on which a front chamber 11 is placed 16 94747. In addition to all parts of the heating furnace of Fig. 2, this heating furnace comprises a front chamber 11, a front chamber gas outlet 14, a front chamber gas inlet 15 to clean the front chamber gas 5, and a partition wall. 3 also shows the top and bottom coatings.

Huokoisen esimuodon sisäänvienti kuvion 3 mukaiseen kuumennusuuniin tapahtuu' seuraavasti: 1. Väliseinä 16, joka erottaa etukammion 11 ja 10 kuumennusilmakehän on suljettu. (Aloitusasennossa ja nokisen esimuodon käsittelyn aikana väliseinä on auki).The introduction of the porous preform into the heating furnace according to Fig. 3 takes place as follows: 1. The partition wall 16 separating the heating atmosphere of the front chamber 11 and 10 is closed. (In the starting position and during processing of the soot preform, the partition is open).

2. Pyörivää pystysuoraan tapahtuvaa liikettä varten on huokoinen esimuoto 1 kiinnitetty kannatintankoon 2 .2. For rotary vertical movement, a porous preform 1 is attached to a support rod 2.

15 3. Etukammion 11 yläosa on auki ja huokoinen esi muoto 1 lasketaan etukammioon 11.3. The upper part of the front chamber 11 is open and the porous preform 1 is lowered into the front chamber 11.

4. Yläosa suljetaan ja etukammion sisäosa puhdistetaan jalolla kaasulla (esim. typellä tai heliumilla).4. Close the top and clean the inside of the front chamber with a noble gas (eg nitrogen or helium).

5. Väliseinä 16 avataan ja huokoinen esimuoto 20 1 viedään kuumennusilmakehään, joka on samanlämpöinen kuin missä esimuoto termisesti käsitellään.5. The septum 16 is opened and the porous preform 20 1 is introduced into a heating atmosphere having the same temperature as where the preform is thermally treated.

Esimuoto poistetaan tämän keksinnön mukaisesta kuumennusuunista seuraavasti: 1. Esimuoto vedetään kuumennusilmakehästä ylös 25 etukammioon 11 termisen käsittelyn jälkeen. Kuumennus- ilmakehän lämpötilaa ei tarvitse tässä vaiheessa laskea.The preform is removed from the heating furnace of the present invention as follows: 1. The preform is drawn from the heating atmosphere up to the front chamber 11 after heat treatment. It is not necessary to lower the temperature of the heating atmosphere at this stage.

2. Väliseinä 16 suljetaan.2. The partition 16 is closed.

3. Etukammion 11 yläosa avataan ja esimuoto 1 poistetaan kammiosta 11.3. The upper part of the front chamber 11 is opened and the preform 1 is removed from the chamber 11.

30 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä optiseksi kuiduksi tehtävän lasin esimuodon valmistamiseksi, mikä käsittää huokoisen esimuodon termisen käsittelyn, joka koostuu hienoista kvartsiperuslasin partikkeleista, joka on kuumennusuu-35 nissa, johon kuuluu erittäin puhtaasta hiilestä tehty 94747 17 muhviputki, jonka sisä- ja ulkoseinä on tehty hiilimate-riaalista, joka valitaan ryhmästä käsittäen pyrolyytti-sen grafiitin ja kiinteän karbonoidun lasimaisen hiilen, sisältäen jalokaasuilmakehän väliaineena fluorin lisäyk-5 seen lasiin, ainakin yhden fluoridin valittuna ryhmästä, joka käsittää piifluoridin ja hiilifluoridin, joilla lisätään fluoria lasiin, edullisesti esimuodon vedenpoiston jälkeen, ja samanaikaisesti tai sen jälkeen tehtävän lasin hienojen partikkelien lasittamisen, joka 10 antaa lasin esimuodon.The present invention relates to a process for producing a glass preform made of optical fiber, comprising heat treating a porous preform consisting of fine quartz glass particles in a heating furnace comprising a 94747 17 sleeve tube made of high-purity carbon and having an inner and outer wall a carbon material selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated vitreous carbon containing a noble gas atmosphere as a medium for adding fluorine to glass, at least one fluoride selected from the group consisting of silicon fluoride and carbon fluoride for adding fluorine to glass, preferably after dehydration and simultaneously or subsequently vitrifying fine glass particles to give a glass preform.

Jotta voidaan täydellisesti poistaa muhviputkes-ta prosessin aikana syntyneet epäpuhtaudet, tai absorboitunut pöly ja kosteus, muhviputkea kuumennetaan usean tunnin ajan ilmakehässä, johon kuuluu klooripitoista 15 kaasua, erityisesti C^, lämpötilan ollessa yli 1500 υ0. Jos optinen kuitu valmistetaan lasin esimuodosta ja ilman että muhviputkea on kuumennettu em. tavalla, siinä voi olla huomattava absorboituminen johtuen kosteudesta tai epäpuhtauksista.In order to completely remove impurities generated during the process from the sleeve tube, or absorbed dust and moisture, the sleeve tube is heated for several hours in an atmosphere containing chlorine-containing gases, in particular Cl 2, at a temperature above 1500 μg. If the optical fiber is made from a glass preform and without the sleeve tube being heated in the above manner, it may have considerable absorption due to moisture or impurities.

20 Esillä olevien kuumennusuunien suori tusmuotojen yhteydessä selitettyjä kaasuja ja olosuhteita voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä.The gases and conditions described in connection with the present embodiments of the heating furnaces may be used in the process of this invention.

·_ Fluoriseosaineiden joukosta, joita käytetään kek- 25 sinnön mukaisessa menetelmässä, SiF. on edullisin. SiF. on edullisesti sangen puhdas tuote, 3N tai korkeampi.Among the fluorine alloying agents used in the process of the invention, SiF. is the most advantageous. SiF. is preferably a fairly pure product, 3N or higher.

Vaikka SiF^ ei reagoi hiilen kanssa ollenkaan, mutta jos nokista esimuotoa käytetään ilman perusteellista vedenpoistoa, se saattaa kehittää höyryä hiilestä ' : 30 tehtyyn muhviputkeen fluorin lisäyksen tahdissa. Tällai nen höyry voi syntyä nokisen esimuodon kosteuden ja SiF4 tai hiilen välisessä reaktiossa. Lopputuloksena saadaan kerrostumat, jotka voivat olla hiilipartikkeleita, kasautuneina nokisen esimuodon yläosaan. Tämän estämiseksi 35 nokisesta esimuodosta poistetaan vesi edullisesti ennen 18 94747 termistä käsittelyä muhviputkessa, jossa olevassa ilmakehässä on SiF^.Although SiF 2 does not react with carbon at all, if the carbon black precursor is used without thorough dewatering, it may generate steam in the sleeve tube made of carbon at the rate of fluorine addition. Such steam can be generated by the reaction between the moisture of the soot precursor and SiF4 or carbon. The result is deposits, which may be carbon particles, accumulated on the top of the soot preform. To prevent this, the soot preform 35 is preferably dewatered prior to heat treatment 18,94747 in a sleeve tube having SiF 2 in the atmosphere.

Vaikka nokisen esimuodon vedenpoisto on mahdollista samanaikaisesti fluorin lisäyksen kanssa, veden-5 poisto suoritetaan ennen fluorin lisäystä, johtuen niistä syistä, jotka edellä on mainittu sekä vedenpoiston tehosta.Although dewatering of the soot preform is possible simultaneously with the addition of fluorine, dewatering of water-5 is performed before the addition of fluorine, due to the reasons mentioned above as well as the efficiency of dewatering.

Fluorin lisääminen nokiseen esimuotoon SiF. avul- 4 la suoritetaan tehokkaasti lämpötilassa 1000 C tai kor-10 keammalla, edullisesti 1100 - 1400 °C. Fluoria pitäisi lisätä riittävä määrä nokiseen esimuotoon ennenkuin nokisen esimuodon kutistuminen on päättynyt. Jos nokinen esimuoto kutistuu ennenkuin riittävä määrä fluoria on lisätty, fluoria ei ole lisätty yhtenäiseen esimuotoon 15 ja lisätyn fluorin lisäys on epätasaisesti jakautunut esimuotoon.Addition of fluorine to the soot preform SiF. by means of 4 is carried out efficiently at a temperature of 1000 ° C or higher, preferably 1100 to 1400 ° C. A sufficient amount of fluorine should be added to the soot preform before the shrinkage of the soot preform is complete. If the soot preform shrinks before a sufficient amount of fluorine has been added, no fluorine is added to the uniform preform 15 and the addition of added fluorine is unevenly distributed in the preform.

Nokinen esimuoto valmistetaan normaalisti liekki-hydrolyysimenetelmällä ja siinä olevien hienojen lasi-partikkelien koko on 0,1 - 0,2 ;um.The carbon black preform is normally prepared by a flame hydrolysis method and has a fine glass particle size of 0.1 to 0.2 μm.

20 Tätä keksintöä selitetään seuraavassa yksityis kohdittain.The present invention will be explained in detail below.

Hienojen kvartsilasi partikkelien valmistamiseksi massoittain liekkihydrolyysimenetelmällä käyttäen kvart-silasista valmistettua koaksiaalista moniputkipoltinta 25 41 kuvion 4A mukaan, tuodaan räjähdyskaasuliekin keskel le happea, vetyä ja raaka-aineena kaasua, SiCl^ tai SiCl^ ja lisäaineen (esim. GeCl4) seos yhdessä jalokaa-sun kuten heliumin tai argonin kanssa, jotka toimivat reaktion katalysaattoreina.To produce fine quartz glass particles by mass flame hydrolysis method using a coaxial multi-tube burner made of quartz glass according to Fig. 4A, oxygen, hydrogen and as a raw material gas, SiCl 4 or SiCl 4 and an additive (e.g. GeCl 4) and with helium or argon, which act as catalysts for the reaction.

. 30 Suojaava jalokaasu tuodaan siten, että raaka-ai- nekaasu reagoi muutaman mm päässä polttimen 41 etuosasta. Tankomaisen nokisen esimuodon valmistamiseksi lasi-partikkelit kerrostuvat pyörivän siementangon 46 alapäähän siementangon 46 akselin suunnassa. Putken muotoisen 35 esimuodon valmistamiseksi lasipartikkelit kerrostuvat. The shielding noble gas is introduced so that the raw material gas reacts a few mm from the front of the burner 41. To produce a rod-like soot preform, glass particles deposit at the lower end of the rotating seed rod 46 in the axial direction of the seed rod 46. To make the tubular preform 35, the glass particles are deposited

IIII

19 94747 pyörivän kvartsi- tai hiilitangon 46 ympärille, joka kulkee polttimen 41 yli kuvion 4B mukaan, ja sitten tanko 46 poistetaan. Tanko 46 voi olla sisuksen lasitanko.19 94747 about a rotating quartz or carbon rod 46 passing over the burner 41 according to Fig. 4B, and then the rod 46 is removed. The rod 46 may be an inner glass rod.

Siinä tapauksessa ei ole tarvetta tangon poistamiseen.In that case, there is no need to remove the rod.

5 Polttimia 41 voi olla useampiakin.5 There can be several burners 41.

Muhviputkessa (lieriömäinen muhviputki, jossa on ylä- ja alalaipat), joka on valmistettu erittäin puhtaasta hiilestä, jonka sisä- ja ulkoseinä on päällystetty materiaalilla, jonka kaasun läpäisykyky on pieni, 10 esim. kuten kuviossa 2 esitetään, valmistettava nokinen esimuoto roikkuu kuumentimen yläosassa ja muhviputken sisäosa on täytetty heliumilmakehällä, sisältäen kaasua. Kun kuumentimen ilmakehä on kuumennettu lämpötilaan 1050 °C, nokinen esimuoto lasketaan alaspäin no-15 peudella 2-10 mm/min. Kun koko nokinen esimuoto on kulkenut kuumentimen läpi, nokisen esimuodon laskeminen päättyy ja Clj kaasun tuonti lopetetaan. Sitten ilmakehä muutetaan heliumilmakehäksi sisältäen SiF.. Kun kuu- 4 mentimen lämpö on noussut 1400 °C:een, nokinen esimuoto 20 nostetaan ylös nopeudella 4 mm/min. lisäten samalla fluoria esimuotoon.In a sleeve tube (a cylindrical sleeve tube with top and bottom flanges) made of high-purity carbon, the inner and outer walls of which are coated with a material with low gas permeability, 10 e.g., as shown in Figure 2, a soot preform hangs at the top of the heater, and the inside of the sleeve tube is filled with a helium atmosphere, including gas. After the heater atmosphere has been heated to 1050 ° C, the soot preform is lowered at a rate of no-15 at a rate of 2-10 mm / min. After the entire soot preform has passed through the heater, the soot preform counting ends and Clj gas import is stopped. The atmosphere is then converted to a helium atmosphere containing SiF. When the temperature of the heater has risen to 1400 ° C, the soot preform 20 is raised at a rate of 4 mm / min. while adding fluorine to the precursor.

Kun koko esimuoto on jälleen kulkenut kuumentimen läpi, nokisen esimuodon ylösnosto lopetetaan. SiF^ tuonti loppuu ja heliumin tuonti jatkuu. Kun kuumentimen 25 lämpötila on 1600 °C, nokinen esimuoto lasketaan alas nopeudella 3 mm/min esimuodon lasittamiseksi.When the entire preform has passed through the heater again, the soot preform lifting is stopped. SiF ^ imports will cease and helium imports will continue. When the temperature of the heater 25 is 1600 ° C, the soot preform is lowered at a rate of 3 mm / min to vitrify the preform.

Tätä keksintöä selitetään seuraavilla esimerkeillä.The present invention is illustrated by the following examples.

Esimerkki 1. Huokoisesta lasin esimuodosta pois-• 30 tettiin vesi, lisättiin fluori ja lasitettiin käyttäen kuvion 2 mukaista kuumennusuunia. Muhviputken sisähal-kaisija oli 200 mm, seinän paksuus 10 mm ja pituus 1000 mm. Muhviputki koostui kolmesta osasta. Keskiosa oli valmistettu erittäin puhtaasta hiilestä ja siinä oli 35 pyrolyyttinen grafiittipäällyste sen sisä- ja ulkosei- 20 9 4 7 4 7 nillä, paksuuden ollessa 30 /um. Ylä- ja alaosa oli tehty erittäin puhtaasta hiilestä ja niissä oli SiC päällyste niiden sisä- ja ulkoseinissä, paksuuden ollessa 50 ;um.Example 1. Water was removed from a porous glass preform, fluorine was added and vitrified using the heating furnace of Figure 2. The inner diameter of the sleeve tube was 200 mm, the wall thickness 10 mm and the length 1000 mm. The sleeve tube consisted of three parts. The middle part was made of very pure carbon and had a pyrolytic graphite coating on its inner and outer walls with a thickness of 30 .mu.m. The top and bottom were made of very pure carbon and had a SiC coating on their inner and outer walls to a thickness of 50.

Termisen käsittelyn olosuhteet olivat seuraavat: 5 VedenpoistoThe heat treatment conditions were as follows: 5 Dewatering

kuumentimen lämpötila: 1050 °Cheater temperature: 1050 ° C

ilmakehäkaasu: C^/He = 5 mooli %/95 mooli % esimuodon laskunopeus: 5 mm/rainatmospheric gas: C ^ / He = 5 mole% / 95 mole% preform descent rate: 5 mm / rain

Fluorin lisäysAddition of fluorine

10 kuumentimen lämpötila: 1370 °C10 heater temperature: 1370 ° C

ilmakehäkaasu SiF^/He = 3 mooli %/97 mooli % esimuodon nostonopeus: 3 mm/min Lasittaminen kuumentimen lämpötila: 1600 °C 15 ilmakehäkaasu: He 100 % esimuodon nostonopeus: 5 mm/min.atmospheric gas SiF 2 / He = 3 mole% / 97 mole% preform lift rate: 3 mm / min Glazing heater temperature: 1600 ° C 15 atmospheric gas: He 100% preform lift rate: 5 mm / min.

Saavutetun läpinäkyvän esimuodon ominaistaite-kertoimen ero Λ n oli 0,34 %. Ominaistaitekertoimen ero, jota tässä käytetään, määritellään seuraavasti: 20 (nSiO “ nF} Δη = 2_ x 100 (%) nsio2 (jossa ^3^02 3a np ilmaisevat puhtaan kvartsin ja fluorilla lisätyn esimuodon taitekertoimia).The difference Λ n of the characteristic refractive index of the obtained transparent preform was 0.34%. The difference in the specific refractive index used here is defined as follows: 20 (nSiO “nF} Δη = 2_ x 100 (%) nsio2 (where ^ 3 ^ 02 3a np denote the refractive indices of pure quartz and fluorine-added precursor).

Yksimuotoisen optisen kuidun puhdas kvartsisisus valmistettiin käyttämällä valmistettua esimuotoa. Opti-30 sella kuidulla oli siirtohäviö 0,17 dB/km, aallonpituu-‘ den ollessa 1,55 μτα ja sillä ei ollut mitään Cu ja Fe vaikutteista absorbtiota.The pure quartz interior of the monofilament optical fiber was prepared using the prepared preform. The Opti-30 fiber had a transmission loss of 0.17 dB / km at a wavelength of 1.55 μτα and had no absorption by Cu and Fe.

Ylläselitetyllä muhviputkella käsiteltiin 50 esimuotoa termisesti, eikä muhviputkessa ollut havaittavis-35 sa mitään huonontumista.The preform described above was thermally treated with the sleeve tube described above, and no deterioration was observed in the sleeve tube.

21 9474721 94747

Esimerkki 2. Käytettiin kuvion 6 mukaista muhvi-putkea, jolla on kaksoisputkirakenne. Muhviputken rakenne oli sellainen, että muhviputki 3, jota käytettiin esimerkissä 1 oli sijoitettu erittäin puhtaasta hiiles-5 tä tehtyyn ulkoputkeen 10. Ulommalla putkella 10 oli pyrolyyttinen grafiittipäällyste sekä sen uiko- että sisäseinissä, paksuudeltaan 30 um. Yksinkertaisuuden vuoksi ei ulkoputken päällystettä ole esitetty.Example 2. A sleeve pipe according to Figure 6 with a double pipe structure was used. The structure of the sleeve tube was such that the sleeve tube 3 used in Example 1 was placed in an outer tube 10 made of high purity carbon 5. The outer tube 10 had a pyrolytic graphite coating on both its outer and inner walls, 30 μm thick. For simplicity, the outer tube coating is not shown.

Terminen käsittely suoritettiin samoissa olosuh-10 teissä kuin oli tehty esimerkissä 1. Tässä esimerkissä He kaasua vietiin ulkoputken ja muhviputken väliseen tilaan 10 1/min sisääntuonnista 8, niin että työskente-lypaine tässä tilassa oli alhaisempi kuin muhviputkessa.The heat treatment was performed under the same conditions as in Example 1. In this example, He gas was introduced into the space between the outer tube and the sleeve tube at 10 l / min from the inlet 8, so that the working pressure in this state was lower than in the sleeve tube.

Yksimuotoisen optisen kuidun puhdas kvartsisisus 15 valmistettiin käyttämällä valmistettua esimuotoa pääl-lysteosana. Optisen kuidun siirtohäviö oli 0,17 dB/km aallonpituuden ollessa 1,55 pm ja jäännösvettä oli optisessa kuidussa alle 0,01 ppm. Tämän esimerkin kuumennus-uunilla oli se etu, että työympäristö ei suoraan li-20 kaannu koska ilmakehäkaasu, syntyen esimerkin 1 mukaan hiljaa vuotaa muhviputken osien liitoksista, joka kaasu sekoittuu He kaasuun, jota tuodaan muhviputken ja ulkoputken väliin.The pure quartz core 15 of the monofilament optical fiber was prepared using the prepared preform as a coating part. The transmission loss of the optical fiber was 0.17 dB / km at a wavelength of 1.55 μm and the residual water in the optical fiber was less than 0.01 ppm. The heating furnace of this example had the advantage that the working environment does not directly li-20 because atmospheric gas, resulting in Example 1, quietly leaks from the joints of the sleeve pipe parts, which gas mixes with the He gas between the sleeve pipe and the outer pipe.

Muhviputkea, jolla oli kiinteä karbonoitu lasi-25 mainen hiilipäällyste (paksuus 10 pm) pyrolyyttisen gra-fiittipäällyksen sijaan, käytettiin samoissa olosuhteissa kuin sitä muhviputkea oli käytetty, jolla oli pyrolyyttinen päällyste. Tässä käytettiin samoja tuloksia kuin siinä tapauksessa, jossa oli muhviputki päällystet-. 30 tynä pyrolyyttisellä grafiitilla.A sleeve tube having a solid carbonized glass-like carbon coating (thickness 10 μm) instead of a pyrolytic graphite coating was used under the same conditions as the sleeve tube used with a pyrolytic coating. Here, the same results were used as in the case of the sleeve tube coated. 30 with pyrolytic graphite.

Esimerkki 3. Käytettiin kuvion 3 mukaista kuumen-nusuunia. kuumennusuuniin sijoitetussa muhviputkessa oli pyrolyyttinen grafiittipäällyste (paksuus 30 pm) tai kiinteä karbonoitu lasimainen päällyste (paksuus 35 10 pm) koko sisä- ja ulkoseinissä.Example 3. A heating furnace according to Figure 3 was used. the sleeve tube placed in the heating furnace had a pyrolytic graphite coating (thickness 30 μm) or a solid carbonized glassy coating (thickness 35 10 μm) throughout the inner and outer walls.

22 9474722 94747

Huokoinen esimuoto sijoitettiin etukammioon 11, joka oli lämmitetty 200 °C:een ja yläosa oli suljettu. Typpikaasua tuotiin 10 1/min korvaamaan etukammion sisä-ilmakehän typellä. Sitten avattiin väliseinä 16 ja huo-5 koinen esimuoto 1 asetettiin etukammiosta muhviputkeen ja siitä poistettiin vesi, lisättiin fluori ja lasitettiin, jolloin saatiin läpinäkyvä optisen kuidun lasinen esimuoto. Esimuodon poistamiseksi kuumennusuunista siirrettiin esimuoto etukammioon, väliseinä suljettiin ja 10 yläosa avattiin esimuodon poiston seurauksena.The porous preform was placed in a front chamber 11 heated to 200 ° C and the top closed. Nitrogen gas was introduced at 10 1 / min to replace the nitrogen in the inner atmosphere of the anterior chamber. The septum 16 was then opened and the porous preform 1 was placed in the sleeve tube from the front chamber and dewatered, fluorine was added and vitrified to obtain a transparent optical fiber glass preform. To remove the preform from the heating furnace, the preform was transferred to the anterior chamber, the septum was closed, and the top was opened as a result of the removal of the preform.

Termisen käsittelyn olosuhteet olivat seuraavat: VedenpoistoThe heat treatment conditions were as follows: Dewatering

kuumentimen lämpötila: 1050 °Cheater temperature: 1050 ° C

3 ilmakehäkaasu: SiCl^ 200 cm /min 15 He 20 1/min esimuodon siirtonopeus: 5 mm/min3 atmospheric gas: SiCl 2 200 cm / min 15 He 20 1 / min preform transfer rate: 5 mm / min

Fluorin lisäysAddition of fluorine

kuumentimen lämpötila: 1270 °Cheater temperature: 1270 ° C

3 ilmakehäkaasu: Sif^ 800 cm /min 20 He 20 1/min esimuodon siirtonopeus: 4 mm/min3 atmospheric gas: Sif ^ 800 cm / min 20 He 20 1 / min preform transfer rate: 4 mm / min

LasittaminenGlazing

kuumentimen lämpötila: 1500 °Cheater temperature: 1500 ° C

ilmakehäkaasu: He 20 1/min 25 SiF^ 800 cm^/min esimuodon siirtonopeus: 10 mm/min.atmospheric gas: He 20 1 / min 25 SiF ^ 800 cm ^ / min precursor transfer rate: 10 mm / min.

Optinen kuitu valmistettiin käyttäen tuotettua lasin esimuotoa päällysteosana ja sillä oli alhainen siirtohäviö 0,17 dB/km, aallonpituuden ollessa 1,55 ^jm.The optical fiber was prepared using the produced glass preform as a coating part and had a low transmission loss of 0.17 dB / km with a wavelength of 1.55 μm.

; 30 Tässä esimerkissä, kuumennusuunin käsittäessä etukammion, muhviputken lämpötilaa ei tarvitse laskea alle 800 °C, jolloin tämä suoritusmuoto on edullinen ajatellen termisesti käsiteltyjen esimuotojen tuotannol-lisuutta.; In this example, when the heating furnace comprises a front chamber, the temperature of the sleeve tube does not have to be lowered below 800 ° C, this embodiment being advantageous in view of the productivity of the thermally treated preforms.

35 Vertaileva esimerkki 1. Sama toimintatapa kuin35 Comparative example 1. Same procedure as

IIII

„ 94747 esimerkissä 1, mutta nyt käytettiin kvartsilasista tehtyä muhviputkea, jossa oli 1 ppm kuparia, mutta siinä ei ollut mitään hiilipäällystettä ja sillä valmistettiin optinen kuitu. Optinen kuitu sisälsi jäännösvettä 0,01 5 ppm ja siinä oli kuparista johtuva absorbtio lähellä aallonpituutta 1,30 pm. Tämä oli riittävän alhainen verrattaessa tavanomaisten optisten kuitujen absorbtioon ja absorbtioluku oli 2-3 dB/km aallonpituuden ollessa 0,8 Jim. Mutta muhviputken sisäseinä oli äärimmäisen syö-10 pynyt. Se tarkoittaa sitä, että tämän muhviputken syö-pymisenkesto ei ole riittävä.94747 in Example 1, but now a sleeve tube made of quartz glass with 1 ppm copper but no carbon coating was used and an optical fiber was produced. The optical fiber contained residual water of 0.01 to 5 ppm and had an absorption due to copper near the wavelength of 1.30 μm. This was sufficiently low compared to the absorption of conventional optical fibers and the absorption number was 2-3 dB / km at a wavelength of 0.8. But the inside wall of the sleeve tube was extremely eat-10. This means that the corrosion resistance of this sleeve tube is not sufficient.

Vertaileva esimerkki 2. (Kvartsilasista tehdyn muhviputken kuumennusvastus). Sama toimintatapa kuin esimerkissä 1, mutta nyt käytettiin kvartsilasista teh-15 tyä muhviputkea hiilestä tehdyn muhviputken sijaan ja sillä valmistettiin nokinen esimuoto. Kvartsilasista tehty muhviputki laajeni nokisen esimuodon lasituksen aikana, eikä sitä voitu käyttää uudestaan.Comparative Example 2. (Heating resistance of a sleeve tube made of quartz glass). The same procedure as in Example 1, but now using a quartz glass sleeve tube instead of a carbon sleeve tube, and a carbon black preform was prepared. The sleeve tube made of quartz glass expanded during the glazing of the soot preform and could not be reused.

Vertaileva esimerkki 3. (Kvartsilasista tehdyn 20 muhviputken syöpyminen). Vertailevan esimerkin 2 prosessissa käytettiin SiF4 tilalla SF4> Tällöin kvartsilasista tehtyyn muhviputken seiniin lähelle kuumenninta syöpyi neulareikiä. Tuotetussa lasin esimuodossa oli useita ppm vettä. Ja muhviputki oli tietysti laajentunut huo-25 mattavasti, eikä sitä voitu enää käyttää.Comparative Example 3. (Corrosion of 20 sleeve tubes made of quartz glass). In the process of Comparative Example 2, SiF4 was used instead of SF4> In this case, needle holes were etched into the walls of the sleeve tube made of quartz glass near the heater. The glass preform produced contained several ppm of water. And, of course, the sleeve tube had expanded considerably, and it could no longer be used.

Vertaileva esimerkki 4. Käytettiin samaa kuumen-nusuunia kuin esimerkissä 1, paitsi että erittäin puhtaasta hiilestä valmistetulla muhviputkella oli SiC päällyste, paksuudeltaan 50 um ja vain sen ulkoseinällä ; ‘ 30 pyrolyyttisen grafiittipäällysteen sijaan.Comparative Example 4. The same heating furnace as in Example 1 was used, except that the sleeve tube made of high-purity carbon had a SiC coating, 50 μm thick, and only on its outer wall; ‘30 instead of pyrolytic graphite coating.

Lasista esimuotoa käsiteltiin termisesti ssamois-sa olosuhteissa kuin esimerkissä 1. Yksimuotoinen optinen lasikuitu valmistettiin tuotetusta esimuodosta. Optisella kuidulla oli alhainen siirtohäviö 0,18 dB/km 35 aallonpituuden ollessa 1,55 Jim.The glass preform was thermally treated under the same conditions as in Example 1. The monofilament optical glass fiber was prepared from the produced preform. The optical fiber had a low transmission loss of 0.18 dB / km at a wavelength of 1.55 Jim.

"4747 24 ' ^"4747 24 '^

Mutta käytettäessä kuumennusuunia toistuvasti, hiilirungon läpi tuleva kaasu kuori pois SiC pääl lysteen ja tunkeutui uunun runkoon ja sitten kuumennus-uunia ei voitu enää käyttää. Ja lisäksi ilmeni vakavia 5 ongelmia työympäristössä.But when the heating furnace was used repeatedly, the gas coming through the carbon body peeled off the SiC coating and penetrated the furnace body and then the heating furnace could no longer be used. And in addition, there were 5 serious problems in the work environment.

Esimerkki 4. Käytettiin samaa kuumennusuunia kuin esimerkissä 1, paitsi että erittäin puhtaasta hiilestä tehdyssä muhviputkessa oli kiinteästä karbonoidusta la-simaisesta hiilestä tehty päällyste, paksuudeltaan 10 10 pm, sen sisä- ja ulkoseinillä pyrolyyttisen grafiitti-päällysteen sijaan.Example 4. The same heating furnace as in Example 1 was used, except that the sleeve tube made of high purity carbon had a coating of solid carbonated glassy carbon, 10 to 10 μm thick, on its inner and outer walls instead of a pyrolytic graphite coating.

Lasinen esimuoto käsiteltiin termisesti samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1.The glass preform was thermally treated under the same conditions as in Example 1.

Optisilla kuiduilla valmistettuina ensimmäisestä 15 viidenteen esimuotoon oli suurempi siirtohäviö 0,02 - 0,03 dB/km aallonpituuden ollessa 1,55 ^am kuin niistä esimuodoista valmistetuilla, joita oli käsitelty muhviputkessa, jossa oli pyrolyyttinen grafiittipäällyste.Made with optical fibers, the first to fifth preforms had a higher transmission loss of 0.02 to 0.03 dB / km at a wavelength of 1.55 μm than those made from the preforms treated in a sleeve tube with a pyrolytic graphite coating.

Tämä johtuu elementin konsentraation jakaumasta päällys-20 teen paksuuden mukaan, kuten kuvioiden 7 ja 8 graafisista esityksistä nähdään.This is due to the distribution of the element concentration according to the thickness of the coating 20, as can be seen from the graphs in Figures 7 and 8.

Kuvio 7 esittää elementin konsentraation jakaumaa pyrolyyttisessä grafiittipäällysteessä ja kuvio 8 esittää samaa kiinteässä karbonoidussa lasimaisessa hiili-25 päällysteessä. Nämä graafiset esitykset saatiin mittaamalla epäpuhtauksien konsentraatioiden jakaumaa sekundäärisellä ionimassaspektrometrillä pitkin päällysteen paksuussuuntia. Vertikaaliakseli ilmaisee elementin konsentraation ja horisontaalinen akseli ilmaisee päällys-: 30 teen paksuuden sekä horisontaalisen akselin vasen pää vastaa päällysteen pintaa. Kuten elementtien konsentraa-tioista laadullisesti havaitaan, ovat epäpuhtaiden elementtien (esim. alkaalimetalli tai siirtymämetalli) kon-sentraatiot lasitetussa hiilipäällysteessä paljon suu-35 remmat kuin vastaavat pyrolyyttisessä grafiittipäällys- l! 94747 25 teessä, mikä voidaan nähdä pintojen konsentraatioina graafisesti esitettynä ja käyrien muotoina. Tämän esimerkin ylläolevat tulokset ilmaisevat nähtävästi elementtien konsentraatioiden erot.Figure 7 shows the element concentration distribution in the pyrolytic graphite coating and Figure 8 shows the same in the solid carbonized glassy carbon-25 coating. These graphs were obtained by measuring the distribution of impurity concentrations with a secondary ion mass spectrometer along the thickness directions of the coating. The vertical axis indicates the concentration of the element and the horizontal axis indicates the thickness of the coating and the left end of the horizontal axis corresponds to the surface of the coating. As can be seen qualitatively from the element concentrations, the concentrations of impure elements (e.g. alkali metal or transition metal) in the glazed carbon coating are much higher than those in the pyrolytic graphite coating. 94747 25 which can be seen as surface concentrations plotted and as curves. The above results of this example apparently indicate differences in element concentrations.

5 Mutta käytettäessä myös muhviputkea, jossa oli lasitettu hiilipäällyste, kuudennesta ja myöhemmistä esimuodoista valmistetuilla optisilla kuiduilla oli alhainen siirtohäviö 0,17 dB/km. Se johtui siitä, että epäpuhtaudet oli poistettu päällysteestä.5 But also when using a sleeve tube with a glazed carbon coating, optical fibers made from the sixth and later preforms had a low transmission loss of 0.17 dB / km. This was because the contaminants had been removed from the coating.

10 Esimerkki 5. Tässä esimerkissä käytettiin kuvion 9 mukaista kuumennusuunia. Tässä kuumennusuunissa oli kuumennin 4 asennettu lieriömäiseen uunin runkoon 5, jonka läpi sopi muhviputki 3. Muhviputkeen asetettua esimuotoa käsiteltiin termisesti kuumentime11a 4.Example 5. In this example, the heating furnace of Figure 9 was used. In this heating furnace, a heater 4 was mounted on a cylindrical furnace body 5 through which a sleeve tube 3 fit. A preform placed in the sleeve tube was thermally treated with a heater 11a.

15 Kuvion 9 mukaisessa kuumennusuunissa olevassa muhviputkessa 3 on kolme osaa (34, 35 ja 36) ja siinä on lisäksi etukammio 11 estämään muhviputken hapettumisen. Muhviputken keskiosan 35 sisä- ja ulkoseinillä oli kaasua läpäisemätön pyrolyyttinen grafiittipäällyste, 20 paksuudeltaan 30 - 40 ;um. Koska yläosa 34 ja alaosa 36 eivät kuumentuneet niin korkeaan lämpötilaan, niissä oli SiC päällysteet 37, jotka kestivät hapettumisen ja kloori- sekä fluoripitoiset kaasut. Käsiteltävän esimuodon pituus oli 500 mm ja halkaisija oli 140 mm ja se 25 valmistettiin VAD-menetelmällä.The sleeve tube 3 in the heating furnace according to Fig. 9 has three parts (34, 35 and 36) and further has a front chamber 11 to prevent oxidation of the sleeve tube. The inner and outer walls of the central portion 35 of the sleeve tube had a gas-impermeable pyrolytic graphite coating 20 having a thickness of 30 to 40 μm. Because the top 34 and bottom 36 did not heat to such a high temperature, they had SiC coatings 37 that withstood oxidation and chlorine- and fluorine-containing gases. The preform to be processed was 500 mm in length and 140 mm in diameter and was prepared by the VAD method.

Prosessit, joiden mukaan kuvion 9 mukaista kuumennusuunia käytettiin olivat pääpiirteittäin samat kuin ne, joita käytettiin kuvion 3 mukaisen kuumennusuunin kohdalla. Aluksi esimuoto 1 asetettiin etukammioon 11, : ' 30 jossa väliseinä 16 oli suljettuna ja sitten yläosa 8 suljettiin. Typpikaasua tuotiin 10 1/min etukammioon sisääntulosta 15 etukammion sisätilan puhdistamiseksi. Sitten väliseinä 16 avattiin ja huokoinen esimuoto asetettiin muhviputkeen ja sitä käsiteltiin termisesti, 35 jotta saatiin läpinäkyvä esimuoto. Esimuodon poistami- 26 94747 seksi esimuoto vietiin etukammioon ja sitten väliseinä 16 suljettiin sen jälkeen kun esimuoto oli poistettu yläosan avaamisen jälkeen.The processes by which the heating furnace of Figure 9 was used were essentially the same as those used with the heating furnace of Figure 3. Initially, the preform 1 was placed in the front chamber 11, where the partition 16 was closed and then the upper part 8 was closed. Nitrogen gas was introduced at 10 1 / min into the front chamber inlet to clean the interior of the 15 front chambers. The septum 16 was then opened and the porous preform was placed in a sleeve tube and thermally treated to obtain a transparent preform. To remove the preform, the preform was introduced into the front chamber and then the septum 16 was closed after the preform was removed after opening the top.

Kun esimuoto oli siirretty etukammiosta muhvi-5 putkeen, käsiteltiin esimuotoa termisesti nostamalla muhviputken lämpötila 1050 °C:een, ilmakehässä 20 1/min 3After the preform was transferred from the front chamber to the sleeve-5 tube, the preform was thermally treated by raising the temperature of the sleeve tube to 1050 ° C, in an atmosphere of 20 l / min 3

He kaasua ja 200 cm /min SiCl^ kaasua, laskunopeuden ollessa 5 mm/min, jolloin saatiin poistetuksi esimuodossa olevat vedet ja epäpuhtaudet. Kun esimuoto oli koko-10 naan poistunut kuumentimesta, SiCl4 tuonti lopetettiin ja He kaasun tuontia jatkettiin 20 1/min ja muhviputki kuumennettiin lämpötilaan 1550 °C. Sen jälkeen esimuoto nostettiin ylös nopeudella 4 mm/min esimuodon lasittamiseksi.They gas and 200 cm / min SiCl 2 gas at a rate of descent of 5 mm / min to remove preformed water and impurities. After the preform was completely removed from the heater, the SiCl 4 import was stopped and the He gas import was continued at 20 L / min and the sleeve tube was heated to 1550 ° C. The preform was then raised at 4 mm / min to vitrify the preform.

15 Kuten edellä sisusosan valmistuksessa selitet- . . 3 tun, esimuodosta poistettiin vesi ilmakehässä 200 cm / min SiCl^ kaasua ja 20 1/min He kaasua. Sitten muhviputken lämpötila nostettiin 1200 °C:een ja kaasuja tuotiin 900 cm3/min CF^ ja 20 1/min He. Esimuoto nostettiin ylös 20 nopeudella 3 mm/min, jolloin siihen lisättiin fluori. Senjälkeen muhviputken lämpötila nostettiin 1500 °C:een ja esimuotoa laskettiin nopeudella 4 mm/min, tuotaessa samalla 20 1/min He kaasua esimuodon lasittamiseksi.15 As explained above in the manufacture of the inner part-. . 3 h, the preform was dewatered in an atmosphere of 200 cm / min SiCl 2 gas and 20 l / min He gas. The sleeve tube temperature was then raised to 1200 ° C and gases were introduced at 900 cm 3 / min CF 2 and 20 l / min He. The preform was raised at a rate of 3 mm / min to which fluorine was added. Thereafter, the temperature of the sleeve tube was raised to 1500 ° C and the preform was lowered at a rate of 4 mm / min, while introducing 20 l / min He gas to vitrify the preform.

Valmistettu esimuoto sisälsi 1,3 % painostaan « ' 25 fluoria ja sen ominaistaitekerroinero An oli 0,35 %.The prepared preform contained 1.3% by weight of fluorine and had a specific refractive index An of 0.35%.

Edellä mainitun sisusosan tuottamisen yhteydessä valmistunut puhdas kvartsi esimuoto venytettiin sähkö-vastusuunissa niin, että sen halkaisijaksi tuli 5 mm.The pure quartz preform obtained in connection with the production of the above-mentioned inner part was stretched in an electric resistance furnace so that its diameter became 5 mm.

Halkaisijaltaan 5 mm reikä oli porattu fluoria . 30 sisältävään lasin esimuotoon, joka oli valmistettu edel lä mainitun päällysteosan tuotannossa ja putkien päät kytkettiin esimuodon molempiin päihin. Esimuoto asetettiin sähköuuniin ja esimuodon sisäpinta tasoitettiin SF, syövytyksellä pitäen sisäpinnan lämpötila korkealla.A 5 mm diameter hole was drilled with fluorine. 30 to a glass preform made in the production of the aforementioned coating section, and the ends of the tubes were connected to both ends of the preform. The preform was placed in an electric furnace and the inner surface of the preform was leveled SF, by etching, keeping the inner surface temperature high.

OO

35 Sen jälkeen venytetty puhdas esimuoto asetettiin putkiin35 The stretched clean preform was then placed in tubes

IIII

27 94747 ja niitä kuumennettiin ja tehtiin yhdessä täydellisiksi CI2 ilmakehässä, jotta saadaan optisen kuidun esimuoto.27,94747 and were heated and made together to complete CI2 in an atmosphere to obtain an optical fiber precursor.

Valmistunut esimuoto venytettiin halkaisijaan 35 mm ja sen jälkeen yksimuotoisen optisen kuidun puh-5 das kvartsi sisus, halkaisijaltaan 10,5 pm sekä päällyste, jonka halkaisija oli 125 pm, vedettiin esimuodosta pois. Optisella kuidulla oli alhainen siirtohäviö 0,18 dB/km aallonpituuden ollessa 1,55 pm.The finished preform was stretched to a diameter of 35 mm, and then the pure quartz core of the single-mode optical fiber, 10.5 μm in diameter, and the coating having a diameter of 125 μm were withdrawn from the preform. The optical fiber had a low transmission loss of 0.18 dB / km at a wavelength of 1.55 μm.

Esimerkki 6. Lasitanko koostuen kvartsilasisesta 10 keskiosasta, sisältäen 6 % painostaan Ge02 ja puhdas kvartsilasisesta ympärysosasta valmistettiin VAD-mene-telmällä. Tangon halkaisija oli 18 mm. Huokoinen lasi-kerros päällystettiin edelleen lasitangon pintaan. Tangon halkaisija oli 140 mm.Example 6. A glass rod consisting of a quartz glass center portion 10 containing 6% by weight of GeO 2 and a pure quartz glass core portion was prepared by the VAD method. The diameter of the rod was 18 mm. The porous glass layer was further coated on the surface of the glass rod. The diameter of the rod was 140 mm.

15 Edellä mainitusta ja valmistetusta esimuodosta poistettiin vesi ja se lasitettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 5. Esimuoto asetettiin etukammioon ja etukammion sisätila puhdistettiin typpikaasulla. Sen jälkeen esimuoto siirrettiin muhviputkeen. Muhviputken 20 lämpötila oli 1050 °C jaesimuotoa laskettiin muhviputken läpi nopeudella 5 mm/min ilmakehässä 20 1/min He kaasua 3 ja 200 cm /min SiCl4< jolloin vesi poistui esimuodosta.The above-mentioned and prepared preform was dewatered and vitrified under the same conditions as in Example 5. The preform was placed in the anterior chamber, and the interior of the anterior chamber was purged with nitrogen gas. The preform was then transferred to a sleeve tube. The temperature of the sleeve tube 20 was 1050 ° C and the preform was lowered through the sleeve tube at a rate of 5 mm / min in an atmosphere of 20 l / min He gas 3 and 200 cm / min SiCl 4 <whereby water was removed from the preform.

Kun esimuoto oli kulkenut koko kuumentimen läpi, muhvi-. putken lämpö nostettiin 1500 °C:een. SiCl^ tuonti lope- ' 25 tettiin ja He tuonti 201/min jatkui. Esimuotoa nostet tiin ylös nopeudella 4 mm/min esimuodon lasittamiseksi.After the preform had passed through the entire heater, the sleeve. the heat of the tube was raised to 1500 ° C. SiCl 2 import was stopped and He import 201 / min continued. The preform was raised at a rate of 4 mm / min to vitrify the preform.

Lasitetun esimuodon ulkohalkaisija oli 65 mm ja esimuodon ulkohalkaisijän suhde Ge02 sisältävään sisus-osaan oli 15,0. Kun esimuoto oli venytetty halkaisijaan . 30 35 mm, vedettiin optinen kuitu, halkaisijaltaan 125 pm.The outer diameter of the glazed preform was 65 mm, and the ratio of the outer diameter of the preform to the inner part containing GeO 2 was 15.0. When the preform was stretched to diameter. 30 35 mm, an optical fiber, 125 μm in diameter, was drawn.

Valmistetulla optisella kuidulla oli alhainen siirtohäviö 0,35 dB/km aallonpituuden ollessa 1,3 pm ja 0,20 dB/km aallonpituuden ollessa 1,55 pm. Optisen kuidun alkuvetolujuus oli riittävä 5,5 kg.The fabricated optical fiber had a low transmission loss of 0.35 dB / km at a wavelength of 1.3 μm and 0.20 dB / km at a wavelength of 1.55 μm. The initial tensile strength of the optical fiber was sufficient at 5.5 kg.

35 Kun 200 esimuotoa oli termisesti käsitelty, muh- 28 9 4 7 4 7 viputken sisäseinä tarkastettiin. Muhviputken keskiosan sisäosa oli hieman hapettunut eikä mitään muodonmuutosta eikä huonontumista ollut havaittavissa.35 After the 200 preforms had been heat-treated, the inner wall of the muffler was inspected. The inner part of the middle part of the sleeve tube was slightly oxidized and no deformation or deterioration was observed.

Tämän keksinnön mukaan voidaan valmistaa optisen 5 kuidun lasin esimuoto, joka ei ole epäpuhtauksien, kuten raudan tai kuparin likaama, vähentäen muhviputken kulumista ja edelleen voidaan valmistaa tuotetusta lasin esimuodosta optinen kuitu, jolla on pieni siirtohäviö.According to the present invention, an optical fiber glass preform which is not contaminated with impurities such as iron or copper can be produced by reducing the wear of the sleeve tube, and further, an optical fiber having a low transmission loss can be produced from the produced glass preform.

Varustamalla muhviputken sisä- ja ulkoseinät py-10 rolyyttisellä grafiittipäällysteellä tai kiinteällä kar-bonoidulla lasimaisella hiilipäällysteellä, muhviputki tuskin kuluu kuumuuden tai syövyttävien kaasujen vaikutuksesta korkeissakaan lämpötiloissa, jolloin sillä on hyvä kestävyys. Siksi on tämän keksinnön mukainen muhvi-15 putki myös taloudellisesti edullinen.By providing the inner and outer walls of the sleeve tube with a pyrolytic graphite coating or a solid carbonized glassy carbon coating, the sleeve tube hardly wears under the influence of heat or corrosive gases even at high temperatures, in which case it has good durability. Therefore, the sleeve-15 pipe according to the present invention is also economically advantageous.

Edelleen, valmistamalla muhviputken runko erittäin puhtaasta hiilestä estetään huokoisen esimuodon likaantuminen epäpuhtauksista, muhviputki ei reagoi fluoripitoisten kaasujen (esim. CF^, SF^, SiF4 jne.) 20 kanssa eikä muhviputki hajoa erittäin korkeissa lämpötiloissa, kuten 1800 °C tai sen yli. Siksi on muhviputken kestävyys lisääntynyt.Further, by making the sleeve tube body from high purity carbon to prevent fouling of the porous preform from impurities, the sleeve tube does not react with fluorine-containing gases (e.g., CF 2, SF 2, SiF 4, etc.) and the sleeve tube does not decompose at very high temperatures such as 1800 ° C or above. Therefore, the durability of the sleeve pipe has increased.

Jos kuumennusuuniin kuuluu etukammio, se estää ilman (työhuoneen ilmakehän) virtauksen kuumennusilma-·, 25 kehään ja siten muhviputken sisäosan likaantuminen epä puhtauksista estyy. Lisäksi esimuodon kiteytyminen estyy ja esimuodon läpinäkyvyys lisääntyy. Koska lämpötila ei laske esimuotoa sisään laitettaessa ja poisotettaessa on kuumennusuunin tehokkuus hyvä. Jos muhviputki tehdään 30 hiilellä päällystämällä käyttäen pyrolyyttistä grafiit-• tia tai kiinteää karbonoitua lasimaista hiiltä, ja kos ka hiili tuskin juurikaan hapettuu, muhviputken käyttöikä kasvaa ja grafiittipartikkelit eivät kellu muhvi-putkessa, jolloin lasin esimuodosta valmistetun optisen 35 kuidun vähän venytetyn osan kerroin alenee.If the heating furnace has a front chamber, it prevents the flow of air (office atmosphere) into the heating air ring, thus preventing the inside of the sleeve tube from becoming dirty. In addition, crystallization of the preform is prevented and the transparency of the preform is increased. Since the temperature does not drop when the preform is inserted and removed, the efficiency of the heating furnace is good. If the sleeve tube is made by coating with 30 carbons using pyrolytic graphite or • solid carbonated glassy carbon, and since the carbon hardly oxidizes, the life of the sleeve tube increases and the graphite particles do not float in the sleeve tube.

IIII

29 9 4 7 4 7 Käytettäessä hiilestä valmistettua muhviputkea voidaan välttää kuumuudesta johtuvat muodonmuutokset ja kiteytymiset sekä ajan myötä kristalloitumisesta johtuvat murtumiset, jotka voivat yllättäen tapahtua käytet-5 täessä kvartsista tehtyä muhviputkea, minkä lisäksi muhviputkea voidaan käyttä pidemmän aikaa. Jos käytetään kvartsimateriaalia, on työstettävyyden vuoksi vaikea valmistaa suurihalkaisijäistä muhviputkea. Mutta jos käytetään keksinnön mukaisesti hiilimateriaalia, voi-10 daan valmistaa edellistä suuremmalla halkaisijalla varustettu muhviputki. Lisäksi on edullista, että voidaan käsitellä esimuotoa, jolla on suurempi halkaisija.29 9 4 7 4 7 The use of a carbon sleeve tube avoids deformation and crystallization due to heat, as well as fractures due to crystallization over time, which can occur unexpectedly when using a quartz sleeve tube, in addition to which the sleeve tube can be used for a longer period of time. If a quartz material is used, it is difficult to produce a large-diameter sleeve pipe due to the machinability. But if a carbon material is used according to the invention, a sleeve pipe with a larger diameter can be manufactured. In addition, it is preferable to be able to process a preform having a larger diameter.

Edellä selitetyissä esimerkeissä käytettiin vyö-hykeuunia, mutta sama teho, joka saavutettiin vyöhyke-15 uuneilla saavutetaan myös kuoppauunilla.In the examples described above, a zone furnace was used, but the same power achieved with zone 15 furnaces is also achieved with a well furnace.

Claims (6)

1. Förfarande för tillverkning av en porös förform (1) för en optisk fiber gjord av fina glasparti+clar av kvartsglas, 5 vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa förformen i en atmosfär, som omfattar ätminstone en klor innehällande förening, vald ur gruppen bestäende av CI2, CC14 och SiCl4 som vatten eliminerande ämnen, därefter tillsätt-ning av fluor i förformen i en atmosfär, som innehäller 10 ätminstone en fluorhaltig förening vald ur gruppen bestäende av kiselfluorider och kolfluorider, och därefter förglasning av förformen, kännetecknat därav, att förfaran-det förverkligas i en upphettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör (3) anordnat inne i värmaren (4) 15 för att ätskilja upphetningsatmosfären frän värmaren (4), och vilket muffrörs stomme (31) tillverkas av synnerligen rent koi, varvid stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmaterial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk grafit och fast karbonerat glasaktigt koi. 20A method of manufacturing a porous preform (1) for an optical fiber made of fine glass portion + quartz glass clar, which method comprises dehydrating the porous preform in an atmosphere comprising at least one chlorine-containing compound selected from the group consisting of of CI2, CC14 and SiCl4 as water eliminating agents, then adding fluorine in the preform in an atmosphere containing at least one fluorine-containing compound selected from the group consisting of silicon fluorides and carbon fluorides, and then vitrifying the preform, characterized in that it is realized in a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube (3) arranged inside the heater (4) to distinguish the heating atmosphere from the heater (4), and the sleeve tube body (31) is made of extremely pure koi , the inner and outer walls of the body (31) being coated with carbon material (32) selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated glassy koi. 20 2. Förfarande för tillverkning av en porös förform (1) för en optisk fiber gjord av fina glaspartiklar av kvartsglas, vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa förformen i en atmosfär, som omfattar S1CI4 som ett vatten . 25 eliminerande ämne, och därefter förglasning av förformen, kännetecknat därav, att förfarandet förverkligas i en upphettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör (3) anordnat inne i värmaren (4) för att ätskilja upphetningsatmosfären frän värmaren (4), och vilket muffrörs 30 stomme (31) tillverkas av synnerligen rent koi, varvid : stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmate- rial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk grafit och fast karbonerat glasaktigt koi. 35A method of manufacturing a porous preform (1) for an optical fiber made from fine quartz glass particles, which method comprises dehydrating the porous preform in an atmosphere comprising S1 Cl4 as a water. And then glazing the preform, characterized in that the process is realized in a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube (3) arranged inside the heater (4) to separate the heating atmosphere from the heater (4). and which socket tube body (31) is made of extremely pure koi, wherein: the inner and outer walls of the body (31) are lined with carbon material (32) selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated glassy koi. 35 3. Förfarande för tillverkning av en porös förform (1) för en optisk fiber gjord av fina glaspartiklar av kvartsglas, vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa 94747 förformen i en atmosfär, som omfattar CF4 som ett fluortill-satsämne, och därefter förglasning av förformen, kanne-t e c k n a t därav, att förfarandet förverkligas i en upp-hettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör 5 (3) anordnat inne i värmaren (4) för att ätskilja upphet- ningsatmosfären fran värmaren (4), och vilket muffrörs stomme (31) tillverkas av synnerligen rent koi, varvid stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmate-rial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk 10 grafit och fast karbonerat glasaktigt koi.A method of manufacturing a porous preform (1) for an optical fiber made of fine quartz glass glass particles, comprising a dehydration of the porous 94747 preform in an atmosphere comprising CF4 as a fluorine additive, and then vitrification of the preform , characterized in that the process is realized in a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube 5 (3) arranged inside the heater (4) to separate the heating atmosphere from the heater (4), and the sleeve tube body (31) is made of extremely pure koi, the inner and outer walls of the body (31) being coated with carbon material (32) selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated glassy koi. 4. Förfarande för tillverkning av en porös förform (1) för en optisk fiber gjord av fina glaspartiklar av kvartsglas, vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa 15 förformen i en atmosfär, som omfattar ätminstone en klor innehällande förening, vald ur gruppen bestäende av Cl2, CC14 och SiCl4 som vatten eliminerande ämnen, därefter tillsätt-ning av fluor i förformen i en atmosfär, som innehäller ätminstone en fluorhaltig förening vald ur gruppen bestäende 20 av kiselfluorider och kolfluorider, och samtidigt förglasning av förformen, kännetecknat därav, att förfarandet förverkligas i en upphettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör (3) anordnat inne i värmaren (4) för att ätskilja upphetningsatmosfären frän värmaren 25 (4), och vilket muffrörs stomme (31) tillverkas av synnerli gen rent koi, varvid stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmaterial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk grafit och fast karbonerat glasaktigt koi. 30A method of manufacturing a porous preform (1) for an optical fiber made of fine quartz glass particles, which method comprises dehydrating the porous preform in an atmosphere comprising at least one chlorine-containing compound selected from the group consisting of Cl 2 , CC14 and SiCl4 as water eliminating agents, then adding fluorine in the preform in an atmosphere containing at least one fluorine-containing compound selected from the group consisting of silicon fluorides and carbon fluorides, and simultaneously glazing the preform, characterized in that process a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube (3) arranged within the heater (4) to separate the heating atmosphere from the heater (4), and the sleeve tube body (31) being made of particularly pure koi, (31) the inner and outer walls are lined with carbon material (32) selected from the pyrolytic graphite resin group and solid carbonated glassy koi. 30 5. Förfarande för tillverkning av en porös förform (1) för : en optisk fiber gjord av fina glaspartiklar av kvartsglas, vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa förformen i en atmosfär, som omfattar SiCl4 som ett vatten eliminerande ämne, och samtidigt förglasning av förformen, 35 kännetecknat därav, att förfarandet förverkligas i en upphettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör (3) anordnat inne i värmaren (4) för att ätskilja t II 35 94747 upphetningsatmosfären fran värmaren (4), och vilket muffrörs stomme (31) tillverkas av synnerligen rent koi, varvid stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmate-rial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk 5 grafit och fast karbonerat glasaktigt koi.A method of manufacturing a porous preform (1) for: an optical fiber made of fine quartz glass particles, which method comprises dehydrating the porous preform in an atmosphere comprising SiCl 4 as a water eliminating agent, and simultaneously glazing the preform Characterized in that the process is realized in a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube (3) arranged inside the heater (4) to separate the heating atmosphere from the heater (4), and the socket of the sleeve tube. (31) is made of extremely pure koi, the inner and outer walls of the body (31) being coated with carbon material (32) selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated glassy koi. 6. FÖrfarande för tillverkning av en porös fÖrform (1) för en optisk fiber gjord av fina glaspartiklar av kvartsglas, vilket förfarande omfattar dehydratisering av den porösa 10 förformen i en atmosfär, som omfattar CF4 som ett fluortill-satsämne, och därefter glasning av förformen, kanne-t e c k n a t därav, att förfarandet förverkligas i en upp-hettningsugn, som omfattar en värmare (4) och ett muffrör (3) anordnat inne i värmaren (4) för att ätskilja upphet-15 ningsatmosfären frän värmaren (4), och vilket muffrörs stomme (31) tillverkas av synnerligen rent koi, varvid stommens (31) inner- och ytterväggarna bekläds med kolmate-rial (32), som väljs ur gruppen bestäende av pyrolytisk grafit och fast karbonerat glasaktigt koi. 20A process for manufacturing a porous preform (1) for an optical fiber made of fine quartz glass particles, which process comprises dehydrating the porous preform in an atmosphere comprising CF4 as a fluorine additive, and then glazing the preform. , characterized in that the process is realized in a heating furnace comprising a heater (4) and a sleeve tube (3) arranged inside the heater (4) to separate the heating atmosphere from the heater (4), and which socket tube body (31) is made of extremely pure koi, the inner and outer walls of the body (31) being coated with carbon material (32) selected from the group consisting of pyrolytic graphite and solid carbonated glassy koi. 20
FI940500A 1989-09-06 1994-02-03 A method for producing a porous preform of an optical fiber FI94747C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23237889 1989-09-06
JP23237889 1989-09-06
FI904390 1990-09-06
FI904390A FI92817C (en) 1989-09-06 1990-09-06 Heating furnace for heating a porous optical fiber primer

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI940500A0 FI940500A0 (en) 1994-02-03
FI940500A FI940500A (en) 1994-02-03
FI94747B true FI94747B (en) 1995-07-14
FI94747C FI94747C (en) 1995-10-25

Family

ID=26158807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI940500A FI94747C (en) 1989-09-06 1994-02-03 A method for producing a porous preform of an optical fiber

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI94747C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI940500A0 (en) 1994-02-03
FI940500A (en) 1994-02-03
FI94747C (en) 1995-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5259856A (en) Method of producing glass preform in furnace for heating glass
US4969941A (en) Furnace for heating glass preform for optical fiber and method for producing glass preform
US5106401A (en) Process for thermal treatment of glass fiber preform
US4979971A (en) Method for producing glass preform for optical fiber
US5221309A (en) Method for producing glass preform for optical fiber
EP0380054B1 (en) Furnace for heating highly pure quartz preform for optical fiber
FI92817C (en) Heating furnace for heating a porous optical fiber primer
KR20120102676A (en) Process for producing a quartz glass cylinder and also surpport for carrying out the process
EP0302121B1 (en) Heating furnace for glass materials for optical fiber and method of manufacturing same
EP0177040B1 (en) Method for producing glass preform for optical fiber
EP0170249B1 (en) Method for producing glass preform for optical fiber
EP0189865A1 (en) Optical fiber and method for producing the same
FI94747B (en) Process for producing a porous preform for an optical fibre
CA1323193C (en) Furnace for heating glass preform for optical fiber and method for producing glass preform
JPH0442341B2 (en)
EP0509564B1 (en) Furnace for production of optical fiber preform
JP7164384B2 (en) Manufacturing method of glass body for optical fiber
KR930000773B1 (en) Process for thermal treatment of glass fiber preform
JPH03103332A (en) Furnace for heating glass matrix for optical fiber and production thereof
PT88007B (en) PREFERRED OVEN HEATING OVEN FOR OPTICAL FIBER AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PRE-GLASS PRE-FORMATING
CA2013731A1 (en) Furnace for heating highly pure quartz preform for optical fiber

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MA Patent expired