JP4451527B2

JP4451527B2 - 光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法

Info

Publication number: JP4451527B2
Application number: JP35440899A
Authority: JP
Inventors: 浩史町田; 哲也乙坂; 寛津村; 弘行小出; 秀夫平沢
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP2001172039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス、特には、紡糸して光通信用光ファイバを得るのに好適な光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用石英ガラス母材の製造は、四塩化ケイ素ＳｉＣｌ₄などのガラス原料を酸水素火炎中で火炎加水分解させ、生成したガラス微粒子（スート）を、回転している耐熱性の種棒またはダミー部を有するターゲット棒上に堆積し、成長させて多孔質母材を製造し、脱水・焼結するという方法で行われている。
種棒またはターゲット棒には、通常、石英ガラスが用いられ、図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、製造装置に取り付けるための切り込み凹部１または穴部２の加工が施されている。なお、図４の（ａ），（ｂ）は、ＶAＤ法で生じたスートを種棒３上に堆積させたものであり、（ｃ），（ｄ）は、ＯＶＤ法でスートを石英ガラス製のターゲット棒４上に堆積させてスート堆積体すなわち多孔質母材５を形成したものである。ターゲット棒４の両端にはダミー部６が設けられている。
【０００３】
製造した多孔質母材を次の脱水・焼結工程あるいは保管場所に搬送する際のハンドリングは、多孔質母材の破損および汚れを防止するために、種棒またはターゲット棒の部分を把持して行っている。しかし、多孔質母材が短尺で軽量の場合は、人手によるハンドリングにて対応できるが、大型化に伴い多孔質母材が長尺で重量物になると、人手によるハンドリングは困難となり、専用の搬送装置が必要である。この搬送装置は設備コストが高く、しかも種棒やターゲット棒の外径が不均一な場合や曲りがある場合には滑らせて多孔質母材を落下させてしまう、という欠点がある。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、特開平７−４１３３０号公報は、ＶＡＤ法で多孔質母材を製造するに際し、種棒またはターゲット棒の２箇所以上に突起部を設けて多孔質母材を製造した後、上方の突起部に第１の受部材を嵌合させて固定し、次に、下方の突起部に、搬送装置に取り付けられた第２の受部材を嵌合させてから、製造装置に取付けられた支持棒と種棒との接続を切り離し、さらに第１、第２の受部材を取り外した後、多孔質母材を搬送する方法を提案している。これにより多孔質母材のハンドリングが簡易となり、スート堆積体を破損することなく、容易に搬送できるようになり、さらに、突起部及び凹部を２箇所以上設けたことでハンドリングの際の掴み替えが容易であるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ターゲット棒の２箇所以上に突起部を設けると、以下の問題が生じる。
図５は、ターゲット棒４の有効ターゲット部７に突起部８を設けてＯＶＤ法により、火炎加水分解で生じたスートを有効ターゲット部７上に堆積させて多孔質母材５を製造する場合の概略図を示している。
図５に示すように、突起部８の数が増すにつれて、矢印線で示すように、スートの堆積領域である有効ターゲット部７が減少して行くことが分かる。なお、符号９はターゲット棒のダミー部を支持する支持棒を把持し回転させるためのチャックである。
【０００６】
このように多孔質母材のハンドリングの面から考えると、ターゲット棒に複数の突起物が必要であるが、その反面、装置の支持スパンが限られているため、多孔質母材の堆積領域が減少し、生産性が低下する。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決するために、種棒またはターゲット棒上へのスートの堆積領域を大きく確保することができ、簡易に多孔質母材をハンドリングすることのできる光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス原料を酸水素火炎中に供給し、火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を、回転している種棒またはダミー部を有するターゲット棒上に堆積して得た多孔質母材を脱水、焼結する石英ガラス母材の製造方法において、ガラス微粒子を堆積して得た多孔質母材を脱水・焼結工程に搬送する際に、種棒またはターゲット棒のダミー部に設けられた穴部または凹部に、球状部材又は円柱状部材、あるいは一部が円錐状をなす部材に、種棒またはターゲット棒のダミー部を通すための貫通穴を設け、さらにこれと直交する方向にピン貫通穴を設けてなる搬送用部材を取り付け、該搬送用部材を搬送装置の受け部材に嵌合させて搬送を行い、搬送後、該搬送用部材を取り外しまたは取り付けた状態で、脱水、焼結して透明ガラス化することを特徴としている。
【０００８】
また、前記種棒またはターゲット棒のダミー部に２つの搬送用部材を取り付け、いずれか１つの搬送用部材を搬送装置の受け部材に嵌合させて搬送し、次工程の装置に設けられた受け部材に残るもう１つの搬送用部材を嵌合させて多孔質母材の受け渡しを容易に行うことができます。
このように本発明の製造方法は、製造工程から脱水・焼結工程へ、多孔質母材を搬送するのに、種棒またはターゲット棒に設けられた突起部または凹部と搬送装置の受け部材とを嵌合させて搬送する従来の方法とは異なり、多孔質母材の製造または焼結装置へ取り付ける際に用いていた、種棒またはターゲット棒の切り込み凹部または穴部に前記搬送用部材を取り付け、この搬送用部材と搬送装置の受け部材とを嵌合させ、この嵌合状態のままで多孔質母材の搬送を行うものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の態様を図を用いてさらに詳細に説明する。
従来、ガラス微粒子を堆積させる耐熱性の種棒またはダミー部を有するターゲット棒には、装置に取り付けるために図４に示したような、切り込み凹部１または穴部２が設けられているが、本発明では、図１の（ａ）〜（ｄ）に示すように、凹部１または穴部２が複数箇所に設けられた耐熱性の種棒３またはダミー部６を有するターゲット棒４を用いて多孔質母材５の製造が行われる。
【００１０】
ガラス微粒子の堆積を終えた多孔質母材の凹部１または穴部２に搬送用部材を取り付ける。図２の（ａ）〜（ｄ）に搬送用部材１０の例を示す。（ａ）は、搬送用部材１０である球状部材に、種棒３またはダミー部６を通すための貫通穴１１を設け、さらにこれと直交する方向にピン貫通穴１２を設けたものであり、（ｂ）は、円柱状部材に同様に貫通穴１１とピン貫通穴１２を設けたものであり、（ｃ）は、一部が円錐状をなす部材に同様に貫通穴１１とピン貫通穴１２を設けたものである。
なお、搬送用部材およびピンの材質は、高温の腐食性雰囲気に耐えることのできるＳｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等の耐熱性セラミックスが挙げられる。なお、焼結工程で取り外す場合には、ＳＵＳ材またはアルミ材でもよい。
【００１１】
種棒３またはダミー部６への搬送用部材１０の取り付けは、貫通穴１１に種棒３またはダミー部６を挿通し、ピン貫通穴１２にピンを通すことにより固定することができる。
その後、種棒またはターゲット棒のダミー部に搬送用部材が取り付けられた多孔質母材は、搬送用部材を搬送装置の受け部材に嵌合させて、次の焼結工程へと搬送される。
【００１２】
【実施例】
次に、実施例および比較例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
酸水素火炎バーナーに四塩化ケイ素ガスを供給し、ＯＶＤ法により生成したガラス微粒子を、図１の（ｄ）に示したようなダミー部6に直径５ｍｍφの貫通穴２が２箇所に設けられたターゲット棒４に堆積させて、直径２００ｍｍφで母材としての有効部の長さが１５００ｍｍの多孔質母材５を製造した。その後、図２の（ａ）に示すような球状の２つの搬送用部材１０をダミー部６に挿通して取り付け、それぞれダミー部６の貫通穴２と搬送用部材１０のピン貫通穴１２との位置を合わせてピンを通し固定した。ここで搬送用部材１０の取り付け間隔は１２０ｍｍとした。搬送用部材１０を用いたことにより、スートの堆積領域を８．７％増加させることができた。
【００１３】
その後、ダミー部に取り付けた母材から遠い方の搬送用部材を、搬送装置の受け部に嵌合して焼結装置まで搬送した後、焼結装置に設けた受け部ともう１つの搬送用部材とを嵌合させて、多孔質母材を焼結装置に受け渡した。その後、焼結炉内に多孔質母材を搬入するため、焼結装置の受け部とダミー部の搬送用部材とが嵌合した状態で、回転機能を有する支持用チャックに固定された支持棒の先端にダミー部の先端を挿入して固定し、ダミー部に搬送用部材を取り付けたままの状態で焼結を行ない、光ファイバ用石英ガラス母材を製造した。
【００１４】
（実施例２）
酸水素火炎バーナーに四塩化ケイ素ガスを供給し、ＯＶＤ法で生成したガラス微粒子を、図３の（ｂ）に示したようなダミー部６に直径５ｍｍφの貫通穴２が１つと、さらに母材よりに石英ガラスからなる突起部１３が設けられたターゲット棒４に堆積させて、直径２００ｍｍφで母材としての有効部の長さが１５００ｍｍの多孔質母材５を製作した。その後、図２の（ａ）に示すような球状の搬送用部材１０をダミー部６に挿通して取り付け、ダミー部６の貫通穴２と搬送用部材１０のピン貫通穴１２との位置を合わせてピンを通し固定した。搬送用部材１０と石英ガラスからなる突起部１３との間隔は１２０ｍｍとした。搬送用部材１０を用いたことにより、スートの堆積領域を８．７％増加させることができた。
【００１５】
その後、ダミー部に設けられた突起部を搬送装置の受け部に嵌合させて焼結装置まで搬送し、ダミー部に取り付けた球状の搬送部材を焼結装置に設けた受け部に嵌合させて、多孔質母材を焼結装置に受け渡した。その後、焼結炉内に多孔質母材を搬入するため、ダミー部に設けられた突起部を焼結装置の受け部に嵌合した後、搬送部材をダミー部から取り外し、回転機能を有する支持用チャックに固定された支持棒の先端にダミー部の先端を挿入し固定した。
本実施例においては、搬送用部材は、焼結工程で取り外すことが可能であるため、搬送用部材の材質はＳＵＳ材またはアルミ材とした。
【００１６】
（比較例１）
酸水素火炎バーナーに四塩化ケイ素ガスを供給し、ＯＶＤ法により生成したガラス微粒子を、図３の（ａ）に示したようなダミー部６の先端近傍に直径５ｍｍφの貫通穴２が１つと、さらに母材よりに石英ガラスからなる突起部８が２つ設けられたターゲット棒４に堆積させて、直径２００ｍｍφで母材としての有効部の長さが１３８０ｍｍの多孔質母材５を製作した。
その後、母材から遠い方の突起部８を搬送装置の受け部に嵌合して焼結装置まで搬送した後、他方の突起部８を焼結装置の受け部に嵌合し、多孔質母材５を焼結装置に受け渡した。
本比較例においては、ターゲット棒のダミー部に２つの突起部を設けたため、多孔質母材の有効部の長さが１３８０ｍｍと短いものであった。
【００１７】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、多孔質母材のハンドリングが容易で、ターゲット棒へのスートの堆積領域が従来よりも長くなり、光ファイバ用石英ガラス母材の製造コストの大幅な削減が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ異なる態様の種棒およびターゲット棒を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ異なる態様の搬送用部材を示す概略斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、種棒およびターゲット棒のそれぞれ異なる態様を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、従来の種棒およびターゲット棒を示す縦断面図である。
【図５】ＯＶＤ法でのターゲット棒に設けた突起部の数とスートの堆積領域との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１凹部
２穴部
３種棒
４ターゲット棒
５多孔質母材
６ダミー部
７有効ターゲット部
８突起部
９支持チャック
１０搬送用部材
１１貫通穴
１２ピン貫通穴

Claims

ガラス原料を酸水素火炎中に供給し、火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を、回転している種棒またはダミー部を有するターゲット棒上に堆積して得た多孔質母材を脱水、焼結する石英ガラス母材の製造方法において、ガラス微粒子を堆積して得た多孔質母材を脱水・焼結工程に搬送する際に、種棒またはターゲット棒のダミー部に設けられた穴部または凹部に、球状部材又は円柱状部材あるいは一部が円錐状をなす部材に、種棒またはターゲット棒のダミー部を通すための貫通穴を設け、さらにこれと直交する方向にピン貫通穴を設けてなる搬送用部材を取り付け、該搬送用部材を搬送装置の受け部材に嵌合させて搬送を行い、搬送後、該搬送用部材を取り外しまたは取り付けた状態で、脱水、焼結して透明ガラス化することを特徴とする光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法。
前記種棒またはターゲット棒のダミー部に２つの搬送用部材を取り付け、いずれか１つの搬送用部材を搬送装置の受け部材に嵌合させて搬送し、次工程の装置に設けられた受け部材に残るもう１つの搬送用部材を嵌合させて多孔質母材を受け渡す請求項１に記載の光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法。