JP5538533B2 - 溶融坩堝から石英ガラスシリンダを引き抜く方法並び装置 - Google Patents
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Description
垂直形溶融坩堝引抜き法(Vertikal-Tiegelziehverfahren)は、任意の横断面形状を有するロッド、管又はプレートのような、石英ガラスから成るシリンダ形の構成部分を、連続的に製造するために使用される。この場合、ガラス原料としてのSiO2造粒物は、溶融坩堝内で溶融されて、比較的に高粘性の石英ガラス材料(以下において、石英ガラス溶融物とも呼ぶ)を形成し、溶融坩堝底部に設けられていて軸線対称に引抜き製品のために設計された引抜きノズルを介して、ガラスストランド(Glasstrang)として引き抜かれる。ガラスストランドからは所定長さに裁断されて個別品が形成され、これらの個別品から、所望の石英ガラス構成部材が、完成品として又は半製品として製造される。
ゆえに本発明の課題は、均質な石英ガラスシリンダの製造と、かつ同時に高い生産性とを可能にする方法を提供することである。
1. ただ1つの引抜きノズルの代わりに、溶融坩堝の底部に2つ又は3つ以上の引抜きノズルが設けられており、これらの引抜きノズルを通して各1つの石英ガラスストランドが溶融坩堝から引き抜かれる。この手段が引抜き方法の生産性を高めることは、明らかである。
2. この場合しかしながらまた、引抜きノズルのうちのいずれもが坩堝中心に配置されていないことが、重要である。引抜きノズルが偏心的に配置されていることによって、溶融技術的に不都合な中心流は回避されるか又は減じられ、縁部近傍の流れが生ぜしめられる。これに付随して、坩堝中心軸線における軸方向の温度分布に比べて、中心において高い温度分布を有する軸方向の温度分布が生ぜしめられる。このことは、供給されるべき溶融エネルギの減少を可能にし、これによりエネルギが節約され、特に溶融坩堝の熱的な負荷が減じられ、ひいては溶融物内への汚染の侵入が阻止される。
3. 少なくとも2つの引抜きノズルは、部分的に互いに関連付けられかつ相互に作用し合う複数の個別流を生ぜしめる。これによって、石英ガラス材料の均質化に寄与するある程度の混合効果が得られる。
1. ただ1つの引抜きノズルの代わりに、溶融坩堝の底部に2つ又は3つ以上の引抜きノズルが設けられており、これらの引抜きノズルを通して各1つの石英ガラスストランドが溶融坩堝から引き抜かれる。このようにして、引抜き方法の生産性が高められる。
2. 引抜きノズルのうちのいずれもが正確に坩堝中心に配置されていない。引抜きノズルが偏心的に配置されていることによって、溶融技術的に不都合な中心流は回避されるか又は減じられ、縁部近傍の流れが生ぜしめられる。これに付随して、坩堝中心軸線における軸方向の温度分布に比べて、中心において高い温度分布を有する軸方向の温度分布が生ぜしめられる。このことは、必要な溶融エネルギの減少によるエネルギの節約のみならず、溶融坩堝の熱的な負荷の低下をも生ぜしめ、これによって溶融物内への汚染の侵入が阻止され、ひいてはスクラップが減じられ、さらには保守インターブルが長くなり、これにより全体として生産性に有利な影響が及ぼされる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
供給管片2を介して連続的にSiO2造粒物3が溶融坩堝1内に供給され、その中で約2100℃〜2200℃の温度に加熱される。この際に溶融坩堝1の下側領域において軟らかい石英ガラス材料9が生じ、この石英ガラス材料9上には、SiO2造粒物3から成る造粒物層が浮遊している。SiO2造粒物3から、軟化された石英ガラス材料9のほぼ等しい大きさの2つの主材料流20a,20bが、両引抜きノズル4a,4bに向かって形成される。両主材料流20a,20bは図1においてハッチング及び白抜き矢印によって示されている。
例1とは択一的に、SiO2造粒物3は溶融坩堝1内において約2050℃〜2150℃の温度に加熱され、つまり例1におけるよりも約50℃低温で加熱される。
Claims (15)
- 溶融坩堝(1)から石英ガラスシリンダを引き抜く方法であって、溶融坩堝(1)が坩堝内室(5)を有していて、該坩堝内室(5)は坩堝中心軸線(6)の方向で延びていて、側壁と底部(7)とによって画定されており、溶融坩堝(1)にSiO2造粒物(3)を供給し、溶融坩堝(1)内において軟化させて粘稠性の石英ガラス材料(9)を形成し、該石英ガラス材料(9)を第1の引抜き装置(12a)を用いて、溶融坩堝(1)の底部(7)に設けられた第1の引抜きノズル(4a)を通して、シリンダ形の石英ガラスストランド(11a)として、鉛直方向下方に向かって引き抜き、石英ガラスシリンダを裁断によって生ぜしめる形式の方法において、少なくとも1つの第2の石英ガラスストランド(11b)を、溶融坩堝(1)の底部(7)に設けられた少なくとも1つの、別の第2の引抜きノズル(4b)を通して引き抜き、第1の引抜きノズル(4a)と第2の引抜きノズル(4b)とは互いに間隔をおいて、かつ坩堝中心軸線(6)に対して偏心的に配置されていることを特徴とする、溶融坩堝(1)から石英ガラスシリンダを引き抜く方法。
- 第1の引抜きノズル(4a)と第2の引抜きノズル(4b)とは、互いの間に少なくとも20mmの間隔を有している、請求項1記載の方法。
- 引抜きノズル(4a;4b)は、坩堝中心軸線(6)を中心にして均一に分配配置されている、請求項1又は2記載の方法。
- 正確に2つの引抜きノズル(4a;4b)が設けられていて、両引抜きノズル(4a;4b)は坩堝中心軸線(6)を挟んで互いに対向して位置している、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 第1の引抜きノズル(4a)を通して1つの石英ガラスストランド(11a)が第1の材料流で引き抜かれ、第2の引抜きノズル(4b)を通して別の石英ガラスストランド(11b)が第2の材料流で引き抜かれ、第1の材料流と第2の材料流とは最大で100%(材料流のうちの少ない方の材料流に比して)異なっている、請求項4記載の方法。
- 第1及び第2の引抜きノズル(4a;4b)の開口横断面は最大で50cm2である、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 第2の引抜き装置(12b)が使用され、該第2の引抜き装置(12b)を用いて、第2の引抜きノズル(4b)から進出する石英ガラスストランド(11b)が引き抜かれる、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 第1の引抜き装置(12a)は第1のローラ式引張り装置を有していて、該第1のローラ式引張り装置は第1の長さ区分にわたって坩堝中心軸線(6)に沿って延びており、第2の引抜き装置(12b)は第2のローラ式引張り装置を有していて、該第2のローラ式引張り装置は第2の長さ区分にわたって坩堝中心軸線(6)に沿って延びており、第1のローラ式引張り装置の長さ区分と第2の引張り装置の長さ区分とは互いに重なっていない、請求項5記載の方法。
- 石英ガラスシリンダを引き抜く装置であって、SiO2造粒物(3)を収容する溶融坩堝(1)が設けられていて、該溶融坩堝(1)が円筒形の坩堝内室(5)を有していて、該坩堝内室(5)は坩堝中心軸線(6)の方向で延びていて、側壁と底部(7)とによって画定されており、SiO2造粒物(3)を軟化させるための加熱装置(13)と、溶融坩堝(1)の底部(7)に設けられた第1の引抜きノズル(4a)と、該第1の引抜きノズル(4a)を通して石英ガラスストランド(11a)を引き抜くための引抜き装置(12a)とが設けられている形式のものにおいて、溶融坩堝(1)の底部(7)に、少なくとも1つの、別の第2の引抜きノズル(4b)が設けられており、第1の引抜きノズル(4a)と第2の引抜きノズル(4b)とは互いに間隔をおいて、かつ坩堝中心軸線(6)に対して偏心的に配置されていることを特徴とする、石英ガラスシリンダを引き抜く装置。
- 第1の引抜きノズル(4a)と第2の引抜きノズル(4b)とは、互いの間に少なくとも20mmの間隔を有している、請求項9記載の装置。
- 引抜きノズル(4a;4b)は、坩堝中心軸線(6)を中心にして均一に分配配置されている、請求項9又は10記載の装置。
- 正確に2つの引抜きノズル(4a;4b)が設けられていて、両引抜きノズル(4a;4b)は坩堝中心軸線(6)を挟んで互いに対向して位置している、請求項9から11までのいずれか1項記載の装置。
- 第1及び第2の引抜きノズル(4a;4b)の開口横断面はそれぞれ最大で50cm2である、請求項9から12までのいずれか1項記載の装置。
- 第2の引抜きノズル(4b)から進出する石英ガラスストランド(11b)を引き抜くための第2の引抜き装置(12b)が設けられている、請求項9から13までのいずれか1項記載の装置。
- 第1の引抜き装置(12a)は第1のローラ式引張り装置を有していて、該第1のローラ式引張り装置は第1の長さ区分にわたって坩堝中心軸線(6)に沿って延びており、第2の引抜き装置(12b)は第2のローラ式引張り装置を有していて、該第2のローラ式引張り装置は第2の長さ区分にわたって坩堝中心軸線(6)に沿って延びており、第1のローラ式引張り装置の長さ区分と第2の引張り装置の長さ区分とは互いに重なっていない、請求項14記載の装置。
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