JPH02120250A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラス微粒子堆積体をＶＡＤ法（気相軸付法）
あるいはＯＶＤ法（外付法）などのスート合成法により
合成する方法に関し、詳しくは特に高品質の要求される
光フアイバ用プリフォームの装造に用いられる中間製品
として最適なガラス微粒子堆積体の装造方法に関するも
のである。

［従来の技術１ 光フアイバ用多孔質母材を製造する一方法として、燃焼
バーナから燃料ガス及びガラス原料を混合噴出し、火炎
中での加水分解反応又は酸化反応により粒状ガラスを生
成し、この粒状ガラスを回転する出発材の先端に堆積さ
せてガラス微粒子堆積を形成させ、該堆積の成長に合わ
せて出発材を燃焼用バーナと相対的に移動させることに
よりガラス微粒子堆積を製造するＶＡＤ法がある。

また、出発材の外周部に燃焼バーナにより生成した粒状
ガラスを堆積させて、出発材又は燃焼バーナを１回置−
ヒトラバースすることによりガラス微粒子堆積を製造す
るＯＶＤ法（例えば特開昭４８−７３５２２号公報等）
がある。

こうしたスート合成法において、燃焼バーナによって生
成された粒状ガラスのガラス微粒子堆積体への堆積効率
（火炎中で生成されるガラス微粒子量に対してガラス微
粒子堆積体に付着する量の割合、原料収率ともいう）を
向トさせる手段として、多重火炎方式のバーナが提宥さ
れている（例えばア公昭６（’ｌ−４９７９号公報、特
公昭６２５０４１８号公報）、。

第２図は従来の多重火炎方式バーナの一例の要部断面図
であって、中心部に少なくともガラス原料噴出ポート１
１．燃料ガス噴出ポート１２．支燃ガス噴出ポート１３
の各ポートをもつガス微粒子合成用ポートの組１０（内
層と呼ぶ、また以後この内層１０により形成された火炎
を内側火炎と称する）を有し、この外周に上記ガス微粒
子合成用ポートの組１０の出口に対してガスの流れ方向
に長さＱだけ突き出した少なくとも燃料ガス噴出ポート
２２．支燃ガスポート２３を持つ組２０を１組または複
数組（これらのポート群を外層、これにより形成される
火炎を外層火炎と称する）有している。中心部のガラス
微粒子合成用ポートの組のみだった通常の単一火炎方式
のバーナに比べて、従来の多重火炎方式のバーナは外側
火炎の存在により練る全体の火炎が大きくなり、合成さ
れるガラス微粒子堆積体全体が加熱され易くなった。

まち突き出しｍＯの存在により、内側火炎を探偵、こ長
くでき、ガラス原料の反応を十分に進めることが可能と
なった。このことにより、単一火炎方式バーナに比較し
て、原料収率を向上させることが可能となった。

一般的に、前述した単一火炎方式バーナあるいは多重火
炎方式バーナにおいては、燃料としてＨまたはＣＨ、等
の炭化水素のガスが用いられ、支燃性ガスはＯ２が用い
られていた。ガラス原料としては、Ｓ　ｉＣＯ，、Ｓ　
ｉＨＣ１７，、Ｓ　ｉＨ、ＣＩ、等の主原料及び屈折率
を得るためにはＧ　ｅＣＯ，、Ｂ　Ｃａ２等のドーパン
ト原料が使用されている。

また、多重火炎方式のバーナにおいては、燃料として波
状機のガスのうち１種類を用いることが一般的であり、
地区に反応速度の速さ及び炭素を含まずクリーンな燃料
であることがらＨ９を用いることか多い。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、ガラス微粒子堆積体製造分野では、生産性の向上
をめざして、ヒ記ガラス微粒子堆積体の合］戊速度（１
分間に堆積する（合成される）ガラス微粒子の重電、堆
積速度ともいう）を−Ｌげる研究、開発がなされている
。この合成速度向トにおいて、ガラス原料の投入量を増
量してゆくと、原料収率が低下しχ決か敵には、いくら
ガラス原料を増量しても、合成速度が一ヒがらないとい
う問題が発生した。

第３図は投入したガラス原料（ＳｉＯ９換算）量（２１
分）に対する合成速度（ｇ／分）の関係、即ち原料収率
（％）を表す図表であって、単一火炎方式バーナでは黒
丸印（−・−）で示すようにせいぜい１０ｇ１分に対し
て５０％程度であったが、多″江有火炎方式バーナを用
いると白丸印（−０−）で示すように、単一火炎方式バ
ーナに比べ、同一原料投入量に対して合成速度を高くで
きる。つまり原料収率を一ヒげられるわけである。しか
し、原料収率が低下してくる傾向はかわらず、やはり、
合成速度向−１−には限界があった。実用上、原料収率
は６０％以しにはする必要があり、１０ｇ／分　または
それ以ヒの合成速度をア用化するためには、さらに原料
収率をにげる必要があった。

本発明ではこうした原料収率を向−ヒし、高合成速度に
おけるガラス微粒子堆積体の製造をア用化する目的でな
されたものである。

［課題を解決するための手段 上記間ｍ点を解決する手段として、本発明は同心円状の
多重管バーナであって、中心部に少なくとも原料ガス噴
出ポート、燃料ガス噴出ポート、支燃性ガス噴出ポート
を持つガラス微粒子合成用ポートの組を有し、この外周
にＦ記ガラス微粒子合成用ポートよりもガス噴出方向に
突き出した、少なくとも燃料ガス噴出ポート、支燃性ガ
ス噴出ポートを持つ火炎形成ポートの組を１組又は複数
組有する多重火炎方式のガラス微粒子合成用バーナにお
いて、中心部のガラス微粒子合成用ポートの組に用いる
燃料ガスとしてＨ２を使用し、この外周にある火炎形成
ポートの組に用いる燃料ガスとして炭化水素系ガスを使
用することを特徴とするガス微粒子堆積体の製造方法を
提供するものである。

第１図は本発明の実施態様を説明する概略断面図であっ
て、ガラス微粒子合成用ポート（内層）１０で形成され
る内側火炎１４の燃料ガスとしては１１　、を用い、外
層２０で形成される外側火炎２４の燃料ガスとしては炭
化水素系ガス、例えばＣＨ，、Ｃ，Ｈ，、Ｃ，Ｈ，等を
用い、これれにより下記に説明する作用・効果により粒
状ガラスを効率的に堆積面に付着できて、高速で原料収
用を向上してガラス微粒子堆積体を合成できるものであ
る。

本発明者等は多重火炎方式におけるガラス微粒子堆積体
合成メカニズムについて、詳細に研究した結果、以下の
点が明らかとなった。原料収率を高くするためには、内
側火炎内でガラス原料が十分に反応し、粒子成長有し、
成長した粒状ガラスがガラス微粒子堆積体に効率的に到
達し、付着することが必要であるが、内側火炎では燃料
の反応が速く、ＳｉＣσ４８等の原料との加水分解反応
に寄与するＨ、Ｏの生成速度が速い程ガラス粒子の成長
が速く、一方性側火炎では生成した粒状ガラスを堆積面
に到達させる駆動力となるサーモホレシス効果（微細な
粒子は、温度勾配のある流れ場において、温度勾配に比
例する力を低温側に向かって受ける。これをサーモホレ
シス効果と称する）を促進するために、堆積面近傍の温
度勾配を大きくする。即ち、堆積面全体を火炎でおおい
、堆積面全体で粒状ガラスの堆積を進める必要がある。

以上のことから、燃料について実験的に謝査した結果、
Ｈ、を用いるとガラス原料の反応は他の炭化水素系のガ
スに比べて良好であるが、外側火炎として使用する場合
には、反応が速すぎるために、バーナ近傍の堆積面は加
熱できるものの、堆積面全体を火炎で包み込み、かつ、
サーモホレシス効果を十分に引き出せる状態にはなって
いないことが分かった。、また、１モル当たりの発熱量
が小さいため、加熱に要する流量は、堆積体の大きさに
合わせて多量に流す必要があった。

一方、炭化水素系のガスを用いると、反応速度がＩ＋　
、に比べておそい為、ガス原料の反応促進には向かない
ものの、反応速度が遅い分だけ火炎を堆積面全体に安定
して存在させ、サーモホレシス効果を促進させるには有
利であることが分かった。

また、発熱量が大きいため、流量的に有利であった。即
ち、原料収率に限界があったのは、ガラス原料の反応促
進及びサーモホレシス効果の促進という２つの要因に対
して、単一の燃料を使用していたのでは、１つの要因に
は効果的であるが、他の要因には逆に不具合を生じてい
るためであることが判明した。

従って本発明では、燃料ガラスとして内側火炎にはＨ９
を用い、外側火炎には炭化水素系のガス、例えばＣＨ，
、Ｃ，Ｈ，、Ｃ３Ｈ，１等のガスを用いており、ガラス
原料の反応を十分に進行させ、かつ生成した粒状ガラス
をサーモホレシス効果により効率的に堆積面に到達・付
着させることができる。

［実施例］ 実施例１ 同心円状８重管（内側４層、外側４層、クー５０　ｍｎ
＋）の多重管バーナを使用し、内側火炎には燃料として
Ｈ、を、外側火炎にはＣＨ，を使用して、本発明により
ガラス微粒子堆積体（本発明品）を製造した。ガラス原
料としては５ｉｃ０．を用い、その流量は３．４１Ｊ（
Ｓｉ０，９ｇ／分）、５．５？（１５ｇ／分）、７．５
１同２０ｇ１分）の３条件について、試作を行なった。

試作したガラス微粒子堆積体は良好なものが得られ、原
料収率も７４％。

６８％、６２％と高いものであった。その他のガスの使
用蹟及びこのときの合成速度と原料収率も併せて表１に
示す。

また、実施例１で使用したものと同じ同心円状８重管バ
ーナを用いて、従来法により外側火炎の燃料ガラスとし
てＨ２を用いて、表２に示す条件でガラス微粒子堆積体
（比較品）を試作した。このときの合成速度、原料収率
についても表１と同様に表２に示す。。

表１ 表２ 更に実施例１と比較例１の、原料没入量（ＳｉＯ２ａ換
算、ｇ／分）に対する合成速度（ｇ／分）として示した
。２１Ｔｉ丸印は実施例１、白丸印は比較例１の結果で
あり参考のために単一火炎方式による一例の結果を黒丸
印で示した。また、原料収率η＝１００％を一点鎖線で
、同５０％を破線で示した。

表１表２及び第３図の結果から、本発明が従来法に比べ
、非常に優れていることが明らかであるなお、実施例と
してはＣＨ、を用いた例を示したが、Ｃ，Ｈ，、Ｃ，Ｈ
ｌｌ等その他の炭化水素系ガスを用いた場合も同様の効
果が確認できた。

「発明の効果］ 以上説明したように、本発明は多重火炎方式バーナの燃
料ガスとして内側火炎にＨ、を外側火炎に炭化水素系ガ
スを用いることにより、原料の反応促進及びサーモホレ
シス効果の促進を同時に進めることができ、ガス微粒子
堆積体の合成を高速で行なう際にも嘉い原料収率が得ら
れ、例えば光フアイバ用プリフォームの中間製品として
用いられる高品雷なガラス微粒子堆積体製造の生産性を
著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための要部概略断面図、第２
図は多重火炎方式バーナの構造を示す要部概略第２図、
第３図はガラス原料の投入量（Ｓ＋Ｏｙ換算）と合成速
度の関係について、本発明による実施例、多重火炎方式
バーナを用いた従来法による比較例、単一火炎方式バー
ナによる参考データを比較して示した図表である。 第１図 第３図 第２図 Ｕ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）同心円状の多重管バーナであつて、中心部に少な
   くとも原料ガス噴出ポート、燃料ガス噴出ポート、支燃
   性ガス噴出ポートを持つガラス微粒子合成用ポートの組
   を有し、この外周に上記ガラス微粒子合成用ポートより
   もガス噴出方向に突き出した、少なくとも燃料ガス噴出
   ポート、支燃性ガス噴出ポートを持つ火炎形成ポートの
   組を１組又は複数組有する多重火炎方式のガラス微粒子
   合成用バーナにおいて、中心部のガラス微粒子合成用ポ
   ートの組に用いる燃料ガスとしてＨ、を使用し、この外
   周にある火炎形成ポートの組に用いる燃料ガスとして炭
   化水素系ガスを使用することを特徴とするガス微粒子堆
   積体の製造方法。