JP2999095B2 - スートプリフォームの製法 - Google Patents

スートプリフォームの製法

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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]
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバの製造に
用いられるスートプリフォームをVAD法によって製造
する方法に関し、特に製造終了時点でのスートプリフォ
ームのひび割れを防止するようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】VAD法によるスートプリフォームの製
造には、図3に示すような1本のコア用バーナ1と2本
以上のクラッド用バーナ、例えば第1クラッド用バーナ
2および第2クラッド用バーナ3とを用いて、これらバ
ーナ1,2,3に、酸素、水素、アルゴン、四塩化シラ
ン、四塩化ゲルマンなどの燃料ガス、シールガス、ガラ
ス原料ガスを適宜供給し、コアとなるコア部4およびク
ラッドとなるクラッド部5の一部または全部を合成して
スートプリフォーム6とするものが知られている。
【0003】このようなスートプリフォーム6の製造に
おいて、スートプリフォーム6の合成を終了する場合に
は、すべてのバーナ1,2,3に上述のガス類の供給を
停止して作業を終了する方法と、バーナ1,2,3への
ガス類の供給はそのままにし、スートプリフォーム6を
高速で上方に引き上げて作業を終了するものがある。
【0004】ところが、このような終了方法によってス
ートプリフォーム6の製造を終了すると、スートプリフ
ォーム6の終端部、特にクラッド部5にひび割れが発出
しやすくなる。このひび割れの原因は、次のように考え
られる。すなわち、バーナの火炎の温度は、その中心部
と周辺部とで異なり、中心部の高温の炎でスートが堆積
する部分は高温(約700〜800℃)となって、嵩密
度の高い(約0.25g/cm3 )、硬いスートが形成
される。
【0005】一方、周辺部の低温の炎でスートが堆積し
ていく部分では、低温(約400℃)となって、嵩密度
の低い(約0.15g/cm3 )、軟らかいスートが形
成される。さらに、上述の製造例のようにクラッドバー
ナが2本以上になるにつれて、図2に示すようにスート
の硬い部分Aと軟らかい部分Bとの数が増加し、かつそ
の硬さの差が大きくなる。そして、このスートの硬い部
分Aと軟らかい部分Bとはスートの堆積終了によって、
スートプリフォーム6にそのまま残ることになる。
【0006】このため、スートプリフォーム6が製造終
了後に冷却されるにつれて、スートの硬い部分Aと軟ら
かい部分Bとの間で収縮率の差による大きな歪が発生
し、ここからひび割れが発生するものである。したがっ
て、クラッドバーナが多数本となる全合成VAD法によ
ってスートプリフォームを製造する際や大型スートプリ
フォームを製造する際には、このひび割れの発生比率が
増加し、一層良品が得られにくくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、2本以上の多数本のクラッドバーナを用い
てVAD法によりスートプリフォームを製造する際に、
その終端部にひび割れのないスートプリフォームが得ら
れるようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、2本以上
のクラッド用バーナを用いたVAD法によってスートプ
リフォームを製造する際、スートプリフォームの製造終
了時点で、上記クラッド用バーナの火炎温度を通常製造
時よりも高くして、スートプリフォームの終端部の表面
に硬化層を形成する方法で解決される。この発明におけ
るスートプリフォームの終端部とは、図3において一点
鎖線で表示した下方の部分、すなわち最上方に位置する
クラッドバーナの火炎が当たるクラッド部5からコア部
4の先端部にかけての部分を指称する。
【0009】以下、この発明の第1の例を図1に基づい
て詳しく説明する。コア用バーナ1には、水素、酸素、
アルゴン、四塩化シラン、四塩化ゲルマンなどが供給さ
れ、コアとなるスートが合成され、これが図示しない出
発基材上に堆積し、コア部4が形成される。一方、第1
クラッド用バーナ2およびこれの上方に配置された第2
クラッド用バーナ3にはともに水素、酸素、アルゴン、
四塩化シランなどが供給され、クラッドとなるスートが
合成され、これが同様に堆積し、クラッド部5が形成さ
れ、スートプリフォーム6が生成され、成長してゆく。
このスートプリフォーム6は、したがってその成長に応
じて自ら回転しながら徐々に上方に移送される。
【0010】所定の長さのスートプリフォーム6が得ら
れ、製造終了の時点となったとき、第1クラッド用バー
ナ2および第2クラッド用バーナ3への四塩化シランな
どのガラス原料ガスの供給を停止し、水素、酸素、アル
ゴンのみを供給する。四塩化シランのクラッド用バーナ
2,3への供給を停止すると、バーナの火炎温度は火炎
内での酸化ケイ素(SiO2 )生成反応がないため、通
常の酸水素炎に近い温度にまで上昇する。このガラス原
料ガスの供給停止の際にも、スートプリフォーム6は、
通常通り自ら回転しつつ、上方に移動している。
【0011】第1および第2クラッド用バーナ2,3の
高温の火炎によって、スートプリフォーム6のクラッド
部5からコア部4にかけてその表面が加熱され、その表
面部分が焼き固められて硬くなり、表層が嵩密度0.3
〜0.5g/cm3 で、厚さが100〜500μmの硬
化層7となる。この第1および第2クラッド用バーナ
2,3の高温火炎による加熱は、スートプリフォーム6
が上昇してゆき、火炎がスートプリフォーム6に当らな
くなれば終了し、この時点で、酸素、水素、アルゴンの
供給を止めてスートプリフォームの製造が完了する。
【0012】このような製法によれば、スートプリフォ
ーム6の表面の硬化層7があたかも卵殻のように機能
し、その内部を保護し、その内側にスートの硬い部分A
と軟らかい部分Bが存在していてもスートプリフォーム
6にひび割れが入ることがなくなる。
【0013】なお、コア部4については、コア用バーナ
1が第1クラッド用バーナ2から離れているため、コア
部4には硬い部分Aと軟らかい部分Bとが明確に形成さ
れず、かつコア部4はスートプリフォーム6の上昇によ
って、速やかにコア用バーナ1の火炎から離れるため、
コア部4にひび割れが生じることはほとんどない。この
ため、コア用バーナ1については、特にガラス原料ガス
の供給を停止する必要はなく、必要であれば、第1およ
び第2クラッド用バーナ2,3と同様に操作してもよ
い。
【0014】次に、この発明の製法の第2の例を説明す
る。この例の製法では、スートプリフォーム6の製造終
了時に、第1および第2クラッド用バーナ2,3への四
塩化シランなどのガラス原料ガスの供給量を例えば50
%程度に減量するか、あるいはガラス原料ガスの供給量
をそのままとし、酸素および水素の供給量を例えば2倍
程度に増加するか、またはガラス原料ガスの供給量を減
量し、かつ酸素および水素の供給量を増すことで、クラ
ッド用バーナ2,3の火炎温度を高めてスートの合成を
行い、スートの堆積を行うものである。
【0015】この方法では、第1および第2クラッド用
バーナ2,3によって堆積されるスートは、嵩密度の高
い、硬いものとなり、このスートが硬く、かつ第1の例
のものより厚い(約300〜800μm)膜を形成して
スートプリフォームの表面、特にクラッド部5の表面を
覆うことになり、先のものと同様にこの膜が硬化層7と
なってスートプリフォームのひび割れを防止する。コア
用バーナ1については、第1の例と同様に、必要に応じ
て、第1、第2クラッドバーナ2,3と同様の操作を行
えばよい。
【0016】次に、この発明の第3の例を説明する。こ
の第3の例では、スートプリフォーム6の製造終了時
に、まずコア用バーナ1へのガラス原料ガスの供給を停
止し、酸素および水素の供給量を通常時と同様とし、コ
ア用バーナ1によってコア部4を加熱し、その表面に硬
化層7を形成する。この時、第1および第2クラッド用
バーナ2,3へのガスの供給は通常時と同様とされ、こ
れらクラッド用バーナ2,3によってクラッドとなるス
ートが堆積されてゆく。
【0017】そして、スートプリフォーム6が上方に上
昇し、コア用バーナ1の火炎がスートプリフォーム6の
コア部4から離れると、コア用バーナ1を消火し、第1
のクラッド用バーナ2へのガラス原料ガスの供給を停止
するかあるいは供給量を減量して、先の例のように第1
クラッド用バーナ2の火炎が当る部分を焼き固めて硬化
層7を形成するかあるいは嵩密度の高いスートを堆積し
て硬化層7を形成する。この時、第2クラッド用バーナ
3へのガスの供給は通常時と同様であり、クラッドとな
るスートが堆積されてゆく。
【0018】ついで、スートプリフォーム6の上昇につ
れて、第1クラッド用バーナ2の火炎がスートプリフォ
ーム6から離れると、第1クラッド用バーナ2を消火
し、第2クラッド用バーナ3へのガラス原料ガスの供給
を停止するかあるいは減量して、第2クラッド用バーナ
3の火炎が当る部分に同様にして硬化層7を形成する。
第2クラッド用バーナ3の火炎がスートプリフォーム6
から離れれば、これを消火する。
【0019】このような方法では、スートプリフォーム
6のコア部4からクラッド部5にかけて順次クラッドと
なるスートが堆積されつつ硬化層7が形成されることに
なる。このため、この方法によれば、クラッド部5が最
終段階まで堆積されることになり、図2に示すように先
の二つの例に比べてコア部4を有効に使用できる利点が
ある。勿論、コア部4からクラッド部5にかけて硬化層
7が形成され、これによってスートプリフォーム6の割
れが防止できることは言うまでもない。なお、クラッド
用バーナを3本以上として、上述の第1〜第3の方法を
適用することもできる。
【0020】以下、具体例を示してこの発明の作用効果
を説明する。 (実施例1)第1クラッド用バーナと第2クラッド用バ
ーナの2本のクラッド用バーナと1本のコア用バーナを
用いるVAD法によってスートプリフォームを製造し
た。通常製造時の第1および第2クラッド用バーナへの
ガス類の供給量(単位;リットル/分)を以下の通りと
した。 第1クラッド用バーナ 第2クラッド用バーナ 水素 10 18 酸素 12 13 アルゴン 0.8 0.8 四塩化シラン 1.0 1.2
【0021】そして、製造終了時に、各クラッド用バー
ナへのガス類の供給量を以下の通りに変化させた。 第1クラッド用バーナ 第2クラッド用バーナ 水素 10 18 酸素 12 13 アルゴン 0.8 0.8 四塩化シラン 0 0 このようにして得られたスートプリフォームのひび割れ
発生率は、5%であった。
【0022】(従来例1)一方、製造終了時のガス類の
供給量を通常製造時のそれと同じとしてスートプリフォ
ームを製造したところ、そのひび割れ率は11%となっ
た。 (従来例2)第1、第2クラッド用バーナに加えて第3
クラッド用バーナをさらに設置し、第3クラッド用バー
ナの通常製造時のガス類の供給量を次の通りとした。 第1、第2クラッド用バーナへの通常製造時のガス類の
供給は実施例1と同様とした。この条件で、そのまま製
造終了した時のスートプリフォームのひび割れ発生率は
34%であった。また、そのひび割れは、スートの軟ら
かい部分から発生したものが全体の95%であった。
【0023】(実施例2)従来例2において、製造終了
時の各クラッド用バーナへのガス類の供給を下記の通り
にした以外は、同様にしてスートプリフォームを製造し
た。 第1クラット゛用ハ゛ーナ 第2クラット゛用ハ゛ーナ 第3クラット゛用ハ゛ーナ 水素 13 22 25 酸素 13 15 17 アルゴン 0.8 0.8 1.0 四塩化シラン 0.5 0.6 0.7 かくして得られたスートプリフォームのひび割れ率は、
1%以下であった。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のスート
プリフォームの製法によれば、クラッド用バーナを2本
以上用いてVAD法により製造されたスートプリフォー
ムの終了先端部分でのひび割れがほぼ完全に防止でき
る。このため、この発明の製法は、特に多数本のクラッ
ド用バーナを必要とするスートプリフォームの全合成や
大型スートプリフォームの製造に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の製法の一例を示す概略構成図であ
る。
【図2】 この発明の製法の他の例で得られたスートプ
リフォームを示す概略構成図である。
【図3】 従来の製法の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…コア用バーナ、2…第1クラッド用バーナ、3…第
2クラッド用バーナ、4…コア部、5…クラッド部、6
…スートプリフォーム、7…硬化層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本以上のクラッド用バーナを用いたV
    AD法によってスートプリフォームを製造する際、スー
    トプリフォームの製造終了時点で、上記クラッド用バー
    ナの火炎温度を通常製造時よりも高くして、スートプリ
    フォームの終端部の表面に硬化層を形成することを特徴
    とするスートプリフォームの製法。
  2. 【請求項2】 上記硬化層の形成が、スート表面の加熱
    によって行われることを特徴とする請求項1記載のスー
    トプリフォームの製法。
  3. 【請求項3】 上記硬化層の形成が、スートの緻密な堆
    積によって行われることを特徴とする請求項1記載のス
    ートプリフォームの製法。
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