JP2002012438A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法

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JP2002012438A
JP2002012438A JP2000189392A JP2000189392A JP2002012438A JP 2002012438 A JP2002012438 A JP 2002012438A JP 2000189392 A JP2000189392 A JP 2000189392A JP 2000189392 A JP2000189392 A JP 2000189392A JP 2002012438 A JP2002012438 A JP 2002012438A
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soot
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fiber preform
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Haruhiko Aikawa
晴彦 相川
Nobuya Akaike
暢哉 赤池
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スス付け終了後のスス体の取出し時に、スス
体にクラックが発生する恐れのない、光ファイバ母材の
製造方法を提供すること。 【解決手段】 マッフル内で気相合成法により生成させ
たススを出発部材の先端あるいは外周に堆積させてスス
体を作製する光ファイバ母材のスス付け工程において、
スス付け終了後のスス体を表面温度が400℃以下とな
るまでマッフル内で冷却した後、マッフル外に取り出す
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英系光ファイバ
母材の製造方法、特にスス付け工程を改良した光ファイ
バ母材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】石英系光ファイバ母材の製造工程には、
マッフル(反応容器)内において気相合成法により水素
などの燃料ガスと酸素等の支燃ガスをスス(ガラス微粒
子)合成用バーナから噴出させ、気体状のガラス原料
(SiCl4 など)をバーナから噴出させることによっ
てガラス原料を酸化反応又は火炎加水分解反応によって
反応させてススを生成させ、生成したススを出発部材
(出発ロッドなど)の先端あるいは外周に堆積させてス
ス体(ガラス微粒子堆積体、多孔質ガラス体)を製造す
る工程が含まれている。この工程で作製されたスス体は
いったんマッフルから取り出した後、別途加熱透明化し
て光ファイバ母材とするが、スス付け終了後にスス体を
マッフルから取り出す際にスス体にヒビ(クラック)が
入り、割れる事例が散発していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術における問題点を解決し、スス付け終了後のスス
体の取出し時に、スス体にクラックが発生する恐れのな
い、光ファイバ母材の製造方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決すべく種々検討を進める中で、スス付け終了後、直
ぐに取り出したスス体にはクラックの発生が多く、時間
をおいて取り出したものにはクラックの発生が少ないこ
とを見出した。更に調査したところ、スス付け終了直後
のスス体表面温度は約700〜900℃程度であり、こ
れを直ぐに取り出した場合のスス体の表面温度は500
〜700℃であるが、時間をおいて取り出したときのス
ス体の表面温度はおよそ400℃以下で、300℃以下
となっているものが多かった。このようにスス付け終了
直後に取り出したスス体の表面温度はまだ高く、このよ
うな状態で取り出したスス体に割れの発生が多かったこ
とから、スス付け終了後、スス体をマッフル外に取り出
す際に割れが多発する原因が、取出し時に高温のスス体
が急に外気にさらされて急冷されることによって熱歪み
が生じ、クラックが発生しやすいことにあることがわか
った。
【0005】本発明は、上記知見に基づくものであって
次の(1)〜(8)の構成を有するものである。 (1)マッフル内で気相合成法により生成させたススを
出発部材の先端あるいは外周に堆積させてスス体を作製
する光ファイバ母材のスス付け工程において、スス付け
終了後のスス体を表面温度が400℃以下となるまでマ
ッフル内で冷却した後、マッフル外に取り出すことを特
徴とする光ファイバ母材の製造方法。 (2)前記スス付け終了後のスス体を表面温度が300
℃以下となるまで冷却することを特徴とす前記(1)の
光ファイバ母材の製造方法。 (3)マッフル内で気相合成法により生成させたススを
出発部材の先端あるいは外周に堆積させてスス体を作製
する光ファイバ母材のスス付け工程において、スス付け
終了後のスス体をマッフルの表面温度が200℃以下と
なるまでマッフル内で冷却した後、マッフル外に取り出
すことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 (4)前記マッフルの表面温度が40℃を下回らないう
ちに、スス体をマッフル外に取り出すことを特徴とする
前記(3)の光ファイバ母材の製造方法。 (5)前記マッフル内におけるスス付け終了後のスス体
の冷却時間を5分以上とすることを特徴とする前記
(1)〜(4)のいずれか1つの光ファイバ母材の製造
方法。 (6)前記マッフル内におけるスス付け終了後のスス体
の冷却時間を5〜60分とすることを特徴とする前記
(5)の光ファイバ母材の製造方法。 (7)スス体の冷却中に空気をマッフル内に導入するこ
とを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1つの光
ファイバ母材の製造方法。 (8)前記マッフル内に導入する空気がフィルターを通
したクリーンエアであることを特徴とする前記(7)の
光ファイバ母材の製造方法。
【0006】
【発明の実施の形態】マッフル内で気相合成法により生
成させたススを出発部材の先端あるいは外周に堆積させ
てスス体を作製する光ファイバ母材のスス付け工程にお
いて、スス付け直後のマッフル表面の温度はおよそ15
0〜350℃(低温部〜高温部、部位によって異なる)
であり、スス体の表面温度はおよそ800℃以上(70
0〜900℃)となっている。この状態でスス体を取り
出すと外気によって急冷されるため、表面にクラックが
発生しやすい。そのため本発明ではスス付け直後のスス
体をマッフル内で一定時間放置して徐冷し、表面温度を
400℃以下、好ましくは300℃以下とした後、マッ
フル外に取り出すようにする。
【0007】このとき、マッフル表面の最高温度が20
0℃以下となるまで冷却すると、スス体の表面温度も概
ね400℃以下となることがわかった。マッフル内のス
ス体の温度を測定するには非接触の放射温度計が必要で
あり、作業が煩雑になるが、マッフルの表面温度は熱電
対等により簡便に測定できるため作業が容易となる効果
がある。なお、マッフル内壁の温度は、マッフル内が腐
食性雰囲気(HCl含有)のため、熱電対等で直接測定
するには耐食処理等の処置が必要である。
【0008】また、スス体をマッフル内で過度に長時間
放置すると、マッフル自体が冷却され内壁に付着した余
剰ススが剥がれ落ちやすくなる。この剥がれ落ちたスス
片がスス体に付着すると、スス体表面を傷つけたり、ク
ラック発生の原因となる。また、スス(シリカ粉)の合
成を四塩化珪素と酸水素火炎による加水分解で行わせる
場合、マッフル内では水蒸気が発生し、また、合成した
ススにも水分が含まれる。これらは一部マッフル内壁に
付着するが、マッフルが冷却されるとこれらが結露し、
液状となって流れ落ちる。これがスス体に落下するとス
ス体を傷つけることになる。マッフル内壁に付着したス
ス片が剥がれ落ちやすくなったり、結露しやすくなる温
度はおよそ40〜80℃であるため、スス体はマッフル
表面の温度が40℃を下回らない条件、好ましくは80
℃を下回らない条件で取り出すのが望ましい。
【0009】通常の場合、5分以上、好ましくは15分
以上放置することによってスス体の表面温度を400℃
以下とすることができる。また、放置時間が60分程度
でマッフル内の温度は40〜80℃となるので、放置時
間は60分以下とするのが好ましい。
【0010】マッフル内で自然冷却する際、マッフル内
にはスス体に堆積できなかった余剰ススやマッフル内壁
から剥がれ落ちたススが浮遊しているため、排気するこ
とによりこれらを排出するのが望ましい。このとき、排
気により負圧となる分を補給する形で空気を導入する。
導入する空気にダストが含まれているとスス体に付着し
スス体を傷つけるので、導入する空気はエアフィルター
を通したクリーンエア、より好ましくは高性能フィルタ
ー、例えばHEPAフィルター( High-Efficiency Par
ticulate Airfilter)を通したクリーンエアを導入する
のが望ましい。導入する空気は割れを防ぐ目的のために
は急激な冷却とならないようにスス体の表面温度に近い
比較的高温の空気が望ましいが、加熱コストがかかる、
冷却時間が長くなる、などの問題があるため、通常は室
温(15〜35℃)付近の空気を使用するのが望まし
い。なお、排気(空気の導入)は冷却期間を通して行う
必要はなく、余剰スス等の浮遊物が排除できた後は中止
してもよい。
【0011】
【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の方法の1実施態様についてその概念
を説明する説明図であり、図1(a)は概略断面図、図
1(b)はクリーンエア導入口が取付けられた側面を内
側から見た概略図である。図1はこの態様においてマッ
フル1内において出発部材2を引き上げながらその外周
にスス合成用バーナ3で合成されたスス(ガラス微粒
子)を堆積させてスス体4を製造した直後の状態を示し
ている。この例ではマッフル1の上端部にはメッシュフ
ィルター5を備えたクリーンエア導入口6が、側面には
メッシュフィルター7を備えたクリーンエア導入口8が
設けられており、クリーンエア導入口6、8に取付けら
れたメッシュフィルター5、7には通気管12、13が
接続され、HEPAフィルターなどの高性能フィルター
を内蔵したCAG( clean air generator)10、11
からクリーンエアが導入できるようになっている。スス
付け直後のマッフル1内の温度はおよそ150〜350
℃であり、スス体4の表面温度はおよそ800℃以上と
なっている。表面温度が高温のままでスス体4をマッフ
ル1の外部へ取り出すと外気によって急冷され、表面に
クラックが発生する恐れがある。そのため、スス体4の
表面温度が400℃以下、好ましくは300℃以下とな
るまでマッフル1内で冷却して取り出すようにする。
【0012】マッフル1内にはスス体4に堆積できなか
った余剰ススやマッフル1の内壁から剥がれ落ちたスス
が浮遊しているため、クリーンエア導入口6及び/又は
クリーンエア導入口8からクリーンエアを導入し、排気
管9から排気するようにしている。なお、図中の矢印
a、bはクリーンエアの流れ方向、矢印cは排気の流れ
方向、矢印dは出発部材2の引き上げ方向を示す。な
お、クリーンエアの導入は必ずしもクリーンエア導入口
6及び8の両方から行う必要はないが、上部のクリーン
エア導入口6からのみではマッフル下部のスス等が排出
されにくく、また、側面のクリーンエア導入口8からの
みではマッフル上部のスス等が排出されにくいので、効
率的な排出のためには両方から導入するのが好ましい。
なお、この例では側面のクリーンエア導入口8は図1
(b)に示すように左右2か所に分けて取付けられてい
る。図1の態様ではCAGで調製したクリーンエアを導
入するようにしているが、図2に示すようにクリーンエ
ア導入口6、8に直接HEPAフィルターなどの高性能
フィルター14、15を取付けて室内のエアを浄化して
導入するようにしてもよい。
【0013】
【発明の効果】本発明の方法によれば次のような優れた
効果を得ることができる。 (1)スス付けを行った後のスス体を所定の温度以下に
冷却した後、マッフルから取り出すことにより、急激な
冷却によるクラックの発生を抑制することができる。 (2)マッフル内の温度が所定の温度を下回らないうち
に、所定の温度以下に冷却したスス体を取り出すことに
より、マッフル内壁に付着した余剰ススや結露の影響を
最小限に抑えることができる。 (3)冷却時にマッフル内にクリーンエアを導入するこ
とにより、マッフル内に浮遊する余剰ススなどの異物が
スス体に付着してスス体を傷つけるのを防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の1実施態様についてのその概念
を示す説明図。
【図2】本発明の方法の他の実施態様についてのその概
念を示す説明図。
【符号の説明】
1 マッフル 2 出発部材 3 スス合成用バー
ナ 4 スス体 5 メッシュフィルター 6 クリーンエア導入口 7 メッシュフィルター 8 クリーンエア導入口
9 排気管 10,11 CAG 12,13 通気管 14,
15 フィルター a,b クリーンエアの流れ方向 c 排気の流れ方
向 d 出発部材の引き上げ方向

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マッフル内で気相合成法により生成させ
    たススを出発部材の先端あるいは外周に堆積させてスス
    体を作製する光ファイバ母材のスス付け工程において、
    スス付け終了後のスス体を表面温度が400℃以下とな
    るまでマッフル内で冷却した後、マッフル外に取り出す
    ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スス付け終了後のスス体を表面温度
    が300℃以下となるまで冷却することを特徴とする請
    求項1に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 マッフル内で気相合成法により生成させ
    たススを出発部材の先端あるいは外周に堆積させてスス
    体を作製する光ファイバ母材のスス付け工程において、
    スス付け終了後のスス体をマッフルの表面温度が200
    ℃以下となるまでマッフル内で冷却した後、マッフル外
    に取り出すことを特徴とする光ファイバ母材の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記マッフルの表面温度が40℃を下回
    らないうちに、スス体をマッフル外に取り出すことを特
    徴とする請求項3に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記マッフル内におけるスス付け終了後
    のスス体の冷却時間を5分以上とすることを特徴とする
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の
    製造方法。
  6. 【請求項6】 前記マッフル内におけるスス付け終了後
    のスス体の冷却時間を5〜60分とすることを特徴とす
    る請求項5に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  7. 【請求項7】 スス体の冷却中に空気をマッフル内に導
    入することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に
    記載の光ファイバ母材の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記マッフル内に導入する空気がフィル
    ターを通したクリーンエアであることを特徴とする請求
    項7に記載の光ファイバ母材の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010089985A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 多孔質ガラス母材の製造方法
CN112456786A (zh) * 2019-09-09 2021-03-09 住友电气工业株式会社 光纤的制造方法及光纤冷却装置

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