JP5935882B2 - ガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法 - Google Patents
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Description
原料供給装置21は、液体原料23を貯留する原料容器24と、液体原料23を供給するポンプ25と、液体原料23をバーナー22へ導く供給配管26と、原料容器24とポンプ25と供給配管26の一部とを含むブース27からなる。
図2に示すバーナー22は、中央にガラス原料である液体原料23または原料ガスを噴出する原料ポート31aを有し、原料ポート31aの外周のポート31bから不活性ガスからなるシールガスが噴出される。バーナー22は、さらに、その周囲に燃焼用ガスを噴出する燃焼ガスポート32が複数個配置されている。中心の原料ポート31aからは、例えば、OMCTSなどの液体原料23や原料ガスが噴出される。また、燃焼ガスポート32は二重構造になっており、中心のポート32aから助燃性ガスである酸素(O2)が噴出され、外周ポート32bから可燃性ガスである水素(H2)等が噴出される。
図5に示すバーナー22aは、9重管構造のバーナーとなる。なお、図5はバーナー先端側の一部のみを示す縦(軸方向)断面図であり、軸対称であるため、バーナー中心軸に対して一方側のみを示している。
SiCl4+2H20→ SiO2+4HCl …式(1)
この場合、副産物として環境へ悪影響を及ぼすHCl(塩酸)が生成されるため、塩酸を無害化する装置が必要となり、ガラス母材を製造するためのランニングコストが非常に高くなってしまう。
一方、本実施形態のように、シロキサン、例えばOMCTS液やOMCTSガスを用いた場合は、以下の式(2)に基づきSiO2ガラス微粒子が生成される。
[SiO(CH3)2]4+16O2→4SiO2+8CO2+12H20 …式(2)
この場合、塩酸のような有害物質を排出しないため、ガラス母材の製造コストを抑えることができる。
[堆積工程]
OVD法(外付け法)によってガラス微粒子の堆積を行い、ガラス微粒子堆積体Mを製造する。先ず、図1に示すように、昇降回転装置3に支持棒10を取り付け、さらに支持棒10の下端部に出発ロッド11を取り付けた状態で、出発ロッド11および支持棒10の一部を反応容器2内に納める。
次に、得られるガラス微粒子堆積体Mを不活性ガスと塩素ガスの混合雰囲気中で1100℃に加熱した後、He雰囲気中で1550℃に加熱して透明ガラス母材を得る。このようなガラス母材の製造を繰り返し行う。
実施例1〜7においては、最短距離Yは30mmに固定し、広がり角度Xを5〜70°の範囲で適宜選択する。
その結果、いずれの実施例においても、原料収率Aは40%以上、ガラス母材の長手方向の外径変動Bは5mm以下、バーナーが詰まる確率Cは0%という結果が得られる。
実施例3、8〜13においては、広がり角度Xは20°に固定し、最短距離Yを5〜110mmの範囲で適宜選択する。
その結果、いずれの実施例においても、原料収率Aは40%以上、ガラス母材の長手方向の外径変動Bは6mm以下、バーナーが詰まる確率Cは1%以下という結果が得られる。最短距離Yが30〜50mmになると、原料収率Aが増加することが分かる。
比較例1においては、広がり角度Xは3°、最短距離Yは30mmに設定する。
その結果、原料収率Aは32%、ガラス母材の長手方向の外径変動Bは10mm、バーナーが詰まる確率Cは0%という結果が得られる。
比較例2においては、広がり角度Xは80°、最短距離Yは4mmに設定する。
その結果、原料収率Aは35%、ガラス母材の長手方向の外径変動Bは8mm、バーナーが詰まる確率Cは5%という結果が得られる。
広がり角度Xを5〜70°の範囲に設定する実施例1〜7では、原料収率Aが40%以上であるとともに、ガラス母材の長手方向の外径変動Bは5mm以下、バーナーが詰まる確率Cは0%と良好である。特に、広がり角度Xが10〜50°のときは原料収率Aが45%以上となり、ガラス母材の長手方向の外径変動は3mm以下となる。さらに、広がり角度Xが20〜40°のときは原料収率Aは46%以上となる。
また、SiCl4のようなシロキサン以外の原料であっても、バーナーから噴出される原料ガスのバーナーの中心軸からの広がり角度と、バーナーの原料ポートの先端開口部から燃焼ガスポートの先端開口部までの最短距離とを適正化することで、透明ガラス母材の長手方向の外径を安定化させる効果や、バーナー先端にガラス微粒子が堆積するバーナー詰りを抑制する効果がある。
Claims (12)
- 反応容器内に出発ロッドとガラス微粒子生成用のバーナーを設置し、前記バーナーにガラス原料を導入し、前記バーナーが形成する火炎内でガラス原料を火炎分解反応させてガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記バーナーから噴出するガラス原料の前記バーナーの中心軸からの広がり角度を20〜70度とすることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。 - 前記堆積工程において、前記広がり角度を20〜50度とすることを特徴とする請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記広がり角度を20〜40度とすることを特徴とする請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーの前記ガラス原料を噴出する原料ポートの先端開口部から酸素を噴出する燃焼ガスポートの先端開口部までの最短距離を10〜100mmとすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーの前記ガラス原料を噴出する原料ポートの先端開口部から酸素を噴出する燃焼ガスポートの先端開口部までの最短距離を20〜100mmとすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーの前記ガラス原料を噴出する原料ポートの先端開口部から酸素を噴出する燃焼ガスポートの先端開口部までの最短距離を30〜100mmとすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーに供給する前記ガラス原料をシロキサンとすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーに供給する前記ガラス原料をオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)とすることを特徴とする請求項7に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーから噴出する前記ガラス原料を液体噴霧状態とすることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 前記堆積工程において、前記バーナーから噴出する前記ガラス原料をガス状態とすることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
- 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法によってガラス微粒子堆積体を製造し、当該製造したガラス微粒子堆積体を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程を有することを特徴とするガラス母材の製造方法。
- 前記堆積工程におけるガラス微粒子堆積体の堆積をOVD法、VAD法、MMD法のいずれかにより行うことを特徴とする請求項11に記載のガラス母材の製造方法。
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