JPH05345621A - Production of glass article - Google Patents

Production of glass article

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JPH05345621A
JPH05345621A JP15188692A JP15188692A JPH05345621A JP H05345621 A JPH05345621 A JP H05345621A JP 15188692 A JP15188692 A JP 15188692A JP 15188692 A JP15188692 A JP 15188692A JP H05345621 A JPH05345621 A JP H05345621A
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JP
Japan
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glass
flame
burner
gas
glass article
Prior art date
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Application number
JP15188692A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Danzuka
俊雄 彈塚
Yuichi Oga
裕一 大賀
Masaya Kageyama
昌弥 景山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent cracks from occurring by installing a protecting pipe at the tip of a synthetic burner, regulating the ratio of the outlet inside diameter to the inside diameter of the outermost port in a combustion gas blowoff port of the synthetic burner to a specific value and limiting the spreading of a flame. CONSTITUTION:A raw material gas such as SiCl4 is made to flow from the center of a concentric multitubular pipe burner 1 having a protecting pipe 2 installed at the tip thereof and a fuel gas such as H2, a combustion controlling gas such as Ar and a combustion improving gas such as O2 are made to flow on the outside thereof at a gas flow velocity V=QT/[1/4.pi.Dh<2>] (QT is the total gas flow rate; Dh is the outlet inside diameter of the protecting pipe) within the range of 0.75-1.25 (m<3>/sec). Thereby, a multiple flame is formed. The inside diameter (Dh) of the protecting pipe 2 is regulated to 1.9<=Dh/DC1.15 based on the inside diameter (DC) of the outermost port in the combustion gas blowoff port of the burner 1. As a result, the spreading of the flame is limited and glass fine particles produced by the flame hydrolytic reaction in the flame are deposited on a rotating starting rod to form a glass fine particle deposit 3, which is then heated at 1500-1650 deg.C to afford the objective glass article without causing cracks.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高純度の石英系ガラス物
品の製造方法に関し、光ファイバ用プリフォームなどに
使用する高純度ガラスの製造に特に適する方法である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a high-purity silica glass article, which is particularly suitable for producing a high-purity glass used for optical fiber preforms.

【0002】[0002]

【従来の技術】高純度石英ガラス、特に光ファイバ用プ
リフォームに用いられるガラス物品は、金属不純物など
の混入を防ぐため、液体状ガラス原料例えばSiC
4 ,SiHCl3 などを気化しガス状とした後、高純
度の水素または炭化水素を燃料、高純度の酸素を助燃性
ガスとして形成した火炎中に導入し、加水分解反応ある
いは酸化反応によりガラス微粒子を生成し、これをター
ゲットである出発棒(ロッド)に堆積させ、ガラス微粒
子堆積体を合成し、これを高温炉で透明ガラス化する、
いわゆる気相合成法で製造されている。VAD法( Vap
our-phase axial deposition method ) あるいはOVD
法( Outside Vapour-phase deposition method )など
が一般的である。この方法で製造した光ファイバ用プリ
フォームなどに用いるガラス物品は、透明化前に脱水処
理によりOH基を除去することもある。
2. Description of the Related Art High-purity quartz glass, particularly glass articles used for optical fiber preforms, are liquid glass raw materials such as SiC in order to prevent the inclusion of metallic impurities.
After vaporizing l 4 , SiHCl 3 and the like into a gas state, high purity hydrogen or hydrocarbon is introduced into a flame formed as a fuel and high purity oxygen as an auxiliary combustion gas, and the glass is formed by a hydrolysis reaction or an oxidation reaction. Generate fine particles, deposit them on a target starting rod (rod), synthesize a glass fine particle deposit body, and make it transparent vitrified in a high temperature furnace.
It is manufactured by the so-called vapor phase synthesis method. VAD method (Vap
our-phase axial deposition method) or OVD
Method (Outside Vapor-phase deposition method) and the like are common. The glass articles used for optical fiber preforms and the like produced by this method may have their OH groups removed by a dehydration treatment before becoming transparent.

【0003】出発棒の先端にガラス微粒子を堆積させガ
ラス微粒子堆積体を合成した場合には、純石英の円柱状
のガラス物品を得ることができる。一方、ここで原料ガ
スに屈折率を変化させるドーパント例えばGeCl4
混入すれば屈折率の高いコア材を得ることができる。ま
た、コアまたはコアとクラッドの一部とを有するガラス
状の出発棒の外周にガラス微粒子堆積体を作成した場合
には、クラッドまたは第2クラッド(ジャケットとも言
う)を形成し、光ファイバ用プリフォームを作成するこ
とができ、これをファイバに紡糸すれば光ファイバが得
られる。
When glass particles are deposited on the tip of a starting rod to synthesize a glass particle deposit body, a columnar glass article of pure quartz can be obtained. On the other hand, if a dopant that changes the refractive index, such as GeCl 4, is mixed in the raw material gas, a core material having a high refractive index can be obtained. When a glass particle deposit is formed on the outer circumference of a glass-like starting rod having a core or a part of a clad and a clad, a clad or a second clad (also referred to as a jacket) is formed, and the optical fiber plug is formed. Reforms can be made and spun into fibers to give optical fibers.

【0004】ここで火炎を形成するバーナには、一般的
に同心円状多重管バーナが用いられ、特にガラス微粒子
堆積体の合成速度(単位時間当たりに合成されるガラス
の重量)を上げるためには、ガラス原料ガスと燃料ガス
および助燃性ガラスからなるガラス微粒子合成用火炎
と、その外周に位置する母材加熱用火炎が少なくとも1
組以上ある、いわゆる多重火炎バーナが用いられる。一
般的にこのバーナの先端には、火炎の広がりを調整し、
外乱による火炎のゆらぎを防止するため、保護管が設置
される。例えば、特開昭56−45842号公報には保
護管を付けて保護管の長さを調整することにより火炎中
のドーパントの拡散を制御する方法を記載しており、特
開昭57−7834号公報には保護管を設置することで
外乱による火炎の揺動を防止することを記載している。
更に特開昭57−11843号公報では保護管を旋回
し、さらに火炎を安定化させる方法について示されてい
る。また特開昭63−79055号公報では、保護管を
2重とし、それぞれの長さを調整することにより火炎中
で形成されるガラス微粒子の拡散を制御する方法が提案
されている。以上の従来法ではいずれも火炎を外乱から
まもり、且つ火炎中のドーパントあるいは生成されるガ
ラス微粒子の拡散を制御するための保護管が提案されて
いる。
Here, a concentric multi-tube burner is generally used as the burner for forming the flame, and in particular, in order to increase the synthesis rate of the glass particulate deposit (the weight of the glass synthesized per unit time). , A flame for synthesizing glass fine particles composed of a glass raw material gas, a fuel gas, and an auxiliary combustion glass, and a flame for heating a base material located at the outer periphery thereof are at least
So-called multiple flame burners, which have more than one set, are used. Generally, the spread of the flame is adjusted at the tip of this burner,
A protection tube is installed to prevent fluctuations in flames due to disturbance. For example, JP-A-56-45842 describes a method of controlling the diffusion of a dopant in a flame by attaching a protective tube and adjusting the length of the protective tube. JP-A-57-7834. The gazette describes that a rocking tube due to disturbance is prevented by installing a protective tube.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-11843 discloses a method of rotating a protective tube to further stabilize the flame. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-79055 proposes a method of controlling the diffusion of glass fine particles formed in a flame by making the protective tube double and adjusting the length of each. In all of the above conventional methods, a protective tube has been proposed for protecting the flame from disturbance and controlling the diffusion of the dopant in the flame or the fine glass particles generated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、この種の構成で
ガラス微粒子堆積体の合成を行っていたが、ガラス物品
の生産性向上を図るため、近年、ガラス微粒子堆積体の
合成速度を上げる試みがなされ、こうした要求から前述
した多重火炎バーナが提案されている。ところが、ガラ
ス微粒子堆積体の合成に際し、出発棒にガラス微粒子を
堆積しはじめた初期の段階で、ガラス微粒子堆積体にク
ラックが生じる、あるいは合成したガラス微粒子堆積体
を高温炉で透明ガラス化した際、ガラス微粒子の堆積開
始端近傍でクラックが発生するという問題点が頻発し
た。これはガラス微粒子堆積体のカサ密度(空孔部も含
めた単位体積当たりの重量であり、硬さを表す)の不均
一に負うところが大きく、堆積時に加熱される温度が、
堆積開始端と定常部で異なることに起因している。すな
わち、図2に示すようにVAD法で出発棒5の外周にガ
ラス微粒子堆積体6を合成する場合、堆積の開始端であ
る上部には火炎で十分加熱されずに堆積してしまう軟ら
かい層7(図2中斜線で示す)が生じてしまい、このた
めスス中の熱応力(母材が冷却されていく過程で生ず
る)により、堆積時にクラックが生じる。クラックが生
じなかった場合にも透明ガラス化時にはカサ密度の差に
より収縮率が異なるため、大きくカサ密度に差がある場
合には、やはりクラックが生じてしまう。これを防ぐた
め、ガラス微粒子堆積時の燃料ガス、助燃性ガス、原料
ガスなどの流量条件あるいはバーナ1の位置を変えるな
どの対策を打ってきたが、一時的には効果はあるもの
の、本質的解決とはならず、製品に対応して条件を変え
ると再度同じ問題が発生したり、また再現性に欠けたり
していた。なお、図中の4は保護管を示す。本発明は、
このような問題を解決したガラス物品の製造方法を提供
することを目的としている。
Conventionally, glass particulate deposits have been synthesized with this kind of structure, but in recent years, in order to improve the productivity of glass articles, attempts have been made in recent years to increase the synthesis rate of glass particulate deposits. Therefore, the above-mentioned multiple flame burner has been proposed in view of these requirements. However, when synthesizing the glass fine particle deposit, cracks occur in the glass fine particle deposit at the initial stage of starting to deposit glass fine particles on the starting rod, or when the synthesized glass fine particle deposit is made into transparent vitrification in a high temperature furnace. However, there was a frequent problem that cracks were generated near the deposition start end of glass particles. This is because the bulk density (the weight per unit volume including the pores, which represents the hardness) of the glass particulate deposit is unevenly borne, and the temperature heated during deposition is
This is due to the difference between the deposition start end and the steady part. That is, as shown in FIG. 2, when the glass particulate deposit body 6 is synthesized on the outer periphery of the starting rod 5 by the VAD method, the soft layer 7 that is not heated sufficiently by the flame and is deposited on the upper portion which is the starting end of the deposition. (Indicated by hatched lines in FIG. 2), which causes cracks during deposition due to thermal stress in the soot (generated during the cooling of the base material). Even if no cracks occur, the shrinkage rate varies depending on the difference in bulk density during transparent vitrification, so if there is a large difference in bulk density, cracks will still occur. In order to prevent this, measures have been taken such as changing the flow conditions of fuel gas, supporting gas, raw material gas, etc. at the time of glass particle deposition or changing the position of the burner 1, but there is a temporary effect, but it is essential. It was not a solution, and when the conditions were changed according to the product, the same problem occurred again, and reproducibility was lacking. In addition, 4 in a figure shows a protective tube. The present invention is
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a glass article that solves such problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0007】上記課題を解決するための手段として、本
発明は、ガラス原料ガスを合成用バーナで形成される火
炎中で火炎加水分解反応あるいは酸化反応させガラス微
粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転しつつ合成用バー
ナと相対的に移動する出発棒の先端あるいは外周に堆積
させガラス物品を製造する方法において、合成用バーナ
の先端に保護管を設置し、且つ該保護管の出口内径内径
h は合成用バーナの燃焼ガス噴き出し口最外ポートの
内径Dc に対し1.4≦Dh /Dc ≦1.65を満たす
ことにより火炎の広がりを制限してガラス微粒子を生成
させることを特徴とする。本発明において、上記保護管
は火炎噴出方向に内径が拡大した形状であることが特に
望ましい。また本発明において、上記合成用バーナから
噴出する全ガス流量QT を、上記保護管の出口内径Dh
で規定される流速v=QT /〔1/4 ・π・(Dh )2〕に
対し、0.75≦v≦1.25(m/sec)を満たすように
調整することも特に望ましい。本発明の特に好ましい実
施態様として、上記合成用バーナとして、中心にガラス
原料ガス、燃料ガス、助燃性ガスからなるガラス微粒子
合成用火炎を形成し、この外周に燃料ガスおよび助燃性
ガスからなる母材加熱用火炎を少なくとも1つ以上形成
し、且つ母材加熱用火炎の噴出口がガラス微粒子合成用
火炎の噴出口に対して火炎の噴出方向に突き出している
バーナを用いることを挙げることができる。本発明の上
記保護管としては石英ガラスからなるものを用いること
ができる。また、本発明の上記出発棒としてはコアから
なる、またはコアとクラッドの一部とからなる透明ガラ
ス棒を用い、光ファイバ用プリフォームを製造すること
ができる。
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention produces a glass fine particle by subjecting a glass raw material gas to a flame hydrolysis reaction or an oxidation reaction in a flame formed by a synthesis burner, and rotating the glass fine particle. In the method for producing a glass article by depositing on the tip or outer periphery of a starting rod that moves relative to the synthesizing burner, a protective tube is installed at the tip of the synthesizing burner, and the outlet inner diameter D h of the protective tube is set. Is characterized by satisfying 1.4 ≦ D h / D c ≦ 1.65 with respect to the inner diameter D c of the outermost port of the combustion gas of the burner for synthesis, thereby limiting the spread of flame and generating fine glass particles. And In the present invention, it is particularly desirable that the protective tube has a shape in which the inner diameter is enlarged in the flame ejection direction. Further, in the present invention, the total gas flow rate Q T ejected from the synthesis burner is determined by the outlet inner diameter D h of the protection tube.
It is also particularly desirable to adjust the flow velocity v = Q T / [1/4 · π · (D h ) 2 ] defined by the formula 0.75 ≦ v ≦ 1.25 (m / sec). .. As a particularly preferred embodiment of the present invention, as the synthesis burner, a glass fine particle synthesis flame consisting of a glass raw material gas, a fuel gas and an auxiliary combustion gas is formed in the center, and a mother gas consisting of the fuel gas and the auxiliary combustion gas is formed around this flame. It is possible to use a burner in which at least one flame for heating the material is formed and the jet of the flame for heating the base metal projects in the jet direction of the flame with respect to the jet of the flame for synthesizing glass particles. .. The protective tube of the present invention may be made of quartz glass. Further, as the starting rod of the present invention, a transparent glass rod comprising a core or comprising a core and a part of a clad can be used to manufacture an optical fiber preform.

【0008】[0008]

【作用】本発明者らは、バーナ先端に付設する保護管を
種々変え、ガラス微粒子堆積体を合成する際のカサ密
度、およびカサ密度を決定する因子となるガラス微粒子
堆積体合成時の表面温度分布との関係を調査した。表面
温度分布は図3の構成で2次元放射温度計8を用いて測
定し、ガラス微粒子堆積体6の中心軸方向の温度分布と
して整理した。この結果、以下の事実が明らかになっ
た。クラックが発生する場合には、図4のような温度分
布になっている。すなわち、高温極大値が上下2カ所に
存在し、かつ上部の温度が高いことがわかった。比較的
クラックの生じない場合には図5に示すように温度分布
は上方の極大値が低くなっていることがわかった。
The inventors of the present invention changed the protective tube attached to the tip of the burner variously, and the bulk density when synthesizing the glass particulate deposits, and the surface temperature at the time of synthesizing the glass particulate deposits, which is a factor that determines the bulk density. The relationship with the distribution was investigated. The surface temperature distribution was measured using the two-dimensional radiation thermometer 8 in the configuration of FIG. 3, and was arranged as the temperature distribution in the central axis direction of the glass particle deposit body 6. As a result, the following facts became clear. When cracks occur, the temperature distribution is as shown in FIG. That is, it was found that the high temperature maximum values existed at the upper and lower portions and the temperature at the upper portion was high. It was found that in the case where cracks did not occur comparatively, the temperature distribution had a lower upper maximum value as shown in FIG.

【0009】ガラス微粒子堆積体を堆積させる際には、
ガラス微粒子の堆積に合わせて出発棒5を回転しつつ引
き上げ、ガラス微粒子堆積体6を合成する。このため、
ガラス微粒子堆積体6の堆積開始時にガラス微粒子堆積
体の成長が遅いと、すなわち、火炎に直接加熱され大部
分のガラス微粒子が付着する。堆積面へのガラス微粒子
の付着が少ない場合には付着しなかったガラス微粒子は
ガラス微粒子堆積体の上端にまわり込みあまり加熱され
ないまま、堆積することになると考えられる。従って図
4のような温度分布をしている場合には、極大値を2つ
持ち、かつ上部の温度が高いと、上端部にガラス微粒子
が付着しやすくなり、ガラス微粒子堆積体は下部より上
部が大きくなる傾向がある。こうなるとガラス微粒子堆
積体はなかなか成長せず、上部に付着したガラス微粒子
堆積体はますます大きくなってしまう。上部の温度が高
いといっても上端は完全に火炎で包まれている訳ではな
く、このため柔らかい層が大きくなってしまうことによ
り、図2に示したごとくカサ密度の低いやわらかい層7
を形成しやすくなる。逆に図5のような温度分布の場合
には、上部の温度が低く、下部の温度が比較的高いた
め、下部のガラス微粒子堆積体の成長は速く、上端に柔
らかい層を形成しにくくなる。言い換えれば、カサ密度
の低い層を形成する前にガラス微粒子堆積体は成長し、
引き上げられることになる。
When depositing the glass particulate deposit,
According to the deposition of the glass particles, the starting rod 5 is rotated and pulled up to synthesize the glass particle deposit body 6. For this reason,
If the growth of the glass particle deposits is slow at the start of deposition of the glass particle deposits 6, that is, most of the glass particles are attached by being directly heated by the flame. When the amount of glass particles adhered to the deposition surface is small, it is considered that the glass particles that have not adhered reach the upper end of the glass particle deposit body and are deposited without being heated so much. Therefore, when the temperature distribution as shown in FIG. 4 has two maximum values and the temperature of the upper portion is high, the glass fine particles are more likely to adhere to the upper end portion, and the glass fine particle deposit is higher than the lower portion. Tends to be large. In this case, the glass particle deposit does not grow easily, and the glass particle deposit attached to the upper part becomes larger. Even if the temperature of the upper part is high, the upper part is not completely covered with flames, and the soft layer becomes large due to this, and as shown in FIG.
Easier to form. On the other hand, in the case of the temperature distribution as shown in FIG. 5, since the temperature of the upper part is low and the temperature of the lower part is relatively high, the growth of the glass particle deposit in the lower part is fast and it becomes difficult to form a soft layer on the upper end. In other words, the glass particle deposit grows before forming the layer with a low bulk density,
Will be raised.

【0010】この結果から、ガラス微粒子堆積体の温度
分布を図5のような理想的形状となるようにバーナ温度
あるいは流量条件を変えたが、最終的には図1または図
6に示すごとく、バーナ1の先端に設置する保護管2の
出口内径Dh と、バーナ1の燃焼ガス噴出口最外層ポー
トの内径Dc との比Dh /Dc が、1.4から1.65
の範囲、望ましくは1.45から1.55の範囲内とす
ることにより実現できることを見いだした。Dh /Dc
が1.4よりも小さくなると、図4のような温度分布と
なってしまい、どのように条件を変えても改善すること
はできなかった。また、1.65より大きくしてしまう
と火炎が広がりすぎるため、やはり図5の上方の温度ピ
ークが下がってしまい、結局平坦な温度分布になってし
まう。また火炎中心を流れるガラス微粒子の流れも広が
りすぎるため、原料収率(バーナに投入するガラス原料
ガスから計算される生成ガラス微粒子に対して堆積する
ガラス微粒子の割合)が低下することになることがわか
った。これは、火炎が保護管内で適当に拡大し、温度分
布が最適になるためと考えられる。なお、従来の保護管
付きバーナではDh は通常20〜80mmで、Dc より
約5mm程度大きい。従ってDh /Dc は1.06〜
1.25程度である。
From these results, the burner temperature or the flow rate condition was changed so that the temperature distribution of the glass particulate deposit had an ideal shape as shown in FIG. 5, but finally, as shown in FIG. 1 or 6, The ratio D h / D c of the outlet inner diameter D h of the protective tube 2 installed at the tip of the burner 1 to the inner diameter D c of the combustion gas jet outermost port of the burner 1 is 1.4 to 1.65.
It has been found that it can be realized by setting the range of 1.45, preferably within the range of 1.45 to 1.55. D h / D c
Is less than 1.4, the temperature distribution becomes as shown in FIG. 4, and no improvement can be made no matter how the conditions are changed. On the other hand, if it is larger than 1.65, the flame spreads too much, and the upper temperature peak in FIG. 5 also lowers, resulting in a flat temperature distribution. Further, since the flow of the glass fine particles flowing through the flame center is too wide, the raw material yield (the ratio of the glass fine particles deposited to the produced glass fine particles calculated from the glass raw material gas fed into the burner) may decrease. all right. It is considered that this is because the flame appropriately expands in the protection tube and the temperature distribution becomes optimum. In a conventional burner with a protective tube, D h is usually 20 to 80 mm, which is about 5 mm larger than D c . Therefore, D h / D c is 1.06 ~
It is about 1.25.

【0011】また、バーナから噴出するガス流速vを、
ガス全流量QT と保護管出口内径D h でv=QT /〔1/
4 ・π・ (Dh )2〕と定義すると、0.75≦v≦1.
25、好ましくは0.85≦v≦1.15となるように
流量を調整することにより、更に効果が上げられること
がわかった。流量が多くなり流速が速くなると保護管内
での火炎の拡大効果が小さくなる。すなわち、十分拡大
しないうちに堆積面に到達してしまうため、堆積温度分
布はやはり図4の如くになってしまう。逆に流速が遅い
と保護管の出口径Dh が大きいときと同じ効果で平坦な
温度分布となりやすいと考えられる。
Further, the gas flow velocity v ejected from the burner is
Total gas flow QTAnd protective tube outlet inner diameter D hAnd v = QT/ [1 /
4 ・ π ・ (Dh)2], 0.75 ≦ v ≦ 1.
25, preferably 0.85 ≦ v ≦ 1.15
The effect can be further enhanced by adjusting the flow rate.
I understood. If the flow rate increases and the flow velocity increases, the inside of the protection tube
The effect of expanding the flame is reduced. That is, sufficient expansion
Since it reaches the deposition surface before it is completed,
The cloth will still look like Figure 4. Conversely, the flow velocity is slow
And the outlet diameter D of the protection tubehHas the same effect as when
It is considered that temperature distribution tends to occur.

【0012】バーナとして多重管バーナを用いた場合に
は、母材加熱用火炎のみを効果的に調整できるため、本
発明の効果をより高めることができる。また、本発明は
多重管バーナを用い、コアあるいはコアとクラッドの一
部とを有するガラス状出発母材の外周に高合成速度でガ
ラス微粒子堆積体を合成する場合に、なお効果的であ
る。また、本発明の構成でガラス微粒子堆積体を合成し
たところ、原料収率が向上するという効果もあった。本
発明で製造したガラス微粒子堆積体を温度1500℃か
ら1650℃の範囲で加熱することにより透明なガラス
物品が得られる。
When a multi-tube burner is used as the burner, only the flame for heating the base material can be adjusted effectively, so that the effect of the present invention can be further enhanced. Further, the present invention is still effective when a glass fine particle deposit is synthesized at a high synthesis rate on the outer periphery of a glassy starting base material having a core or a part of a core and a clad using a multi-tube burner. Further, when the glass particulate deposit was synthesized with the constitution of the present invention, there was also an effect that the raw material yield was improved. A transparent glass article is obtained by heating the glass particle deposit produced by the present invention in a temperature range of 1500 ° C to 1650 ° C.

【0013】[0013]

【実施例】実施例1 同心円状12重管バーナを用いた。このバーナは中心か
らガラス原料ガスとしてSiCl4 を流し、その外側に
燃料ガスとして水素、燃焼制御用ガスとしてアルゴン、
助燃性ガスとして酸素を流し、さらに外側にアルゴン,
水素,アルゴン,酸素の順で2組の母材加熱用火炎が形
成される構造となっている。本バーナの燃焼ガス最外層
ポートは第12層目で酸素ガスを流すが、この12本目
のパイプの内径は72mmであった。このため保護管は
図1に示す構成で、バーナとの取り付け部内径を76m
m、噴出口内径Dh を110mm、バーナからの突き出
し長Lを70mmに設置した。材質は石英ガラスとし
た。ガス流量は、水素290リットル/分、酸素240
リットル/分、アルゴン40リットル/分、ガラス原料
ガス18リットル/分とした。全ガス流量は588リッ
トル/分となり、vは1.03m/secと、本発明の
限定範囲を満たしている。この構成により、VAD法に
より合成し透明ガラス化したコアとクラッドの一部とを
含むガラスロッドの外周に、さらにガラス微粒子を堆積
した堆積体を10本合成したところ、ガラス微粒子堆積
体のクラックおよび透明ガラス化時のクラックは全く発
生しなかった。このときの原料収率は58%であった。
なお、透明化は1600℃で加熱することにより実施し
た。
EXAMPLES Example 1 A concentric 12-tube burner was used. This burner flows SiCl 4 as a glass raw material gas from the center, hydrogen as a fuel gas, argon as a combustion control gas, and
Oxygen is flowed as a combustion supporting gas, and argon is further used on the outside.
The structure is such that two sets of flames for heating the base material are formed in the order of hydrogen, argon, and oxygen. Oxygen gas was caused to flow in the combustion gas outermost layer port of this burner in the twelfth layer, and the inner diameter of this twelfth pipe was 72 mm. For this reason, the protective tube has the structure shown in Fig. 1, and the inner diameter of the mounting part with the burner is 76 m.
m, the jet outlet inner diameter D h was 110 mm, and the protrusion length L from the burner was 70 mm. The material was quartz glass. The gas flow rate is 290 liters / minute for hydrogen and 240 for oxygen.
L / min, argon 40 L / min, glass raw material gas 18 L / min. The total gas flow rate is 588 liters / minute, and v is 1.03 m / sec, which satisfies the limited range of the present invention. With this configuration, when 10 glass deposits were synthesized on the outer periphery of the glass rod including the core and a part of the clad synthesized by the VAD method and made into transparent glass, cracks of the glass particulate deposit and No cracks occurred at the time of transparent vitrification. The raw material yield at this time was 58%.
The transparentization was performed by heating at 1600 ° C.

【0014】比較例1 実施例1と殆ど同じ構成で、保護管としてバーナ取り付
け部76mm、噴出口96mmのものを用い、コアとク
ラッドの一部とを含むガラスロッドの外周にガラス微粒
子堆積体を合成した。この結果、10本のうち2本が合
成中に、また6本が透明化中にクラックの発生をみた。
なお、透明化温度は1600℃である。原料収率は47
%と低いものであった。Dh /Dc =1.33(本発明
の範囲外)、v=1.35m/secである。
[0014] Most of the same configuration as Comparative Example 1 Example 1, burner mounting portion 76mm as a protective tube, used as the spout 96 mm, the glass particles deposit on the outer periphery of the glass rod and a part of the core and the cladding Synthesized. As a result, it was found that 2 out of 10 cracks occurred during synthesis and 6 cracked during transparency.
The clearing temperature is 1600 ° C. Raw material yield is 47
% Was low. D h / D c = 1.33 (outside the scope of the present invention), is v = 1.35m / sec.

【0015】比較例2 実施例1と殆ど同じ構成で、保護管としてバーナ取り付
け部76mm、噴出口125mmのものを用い、コアと
クラッドの一部とを含むガラスロッドの外周にガラス微
粒子堆積体を合成した。この結果、10本のうち3本が
合成中に、また4本が透明化中にクラックの発生をみ
た。なお、透明化温度は1600℃である。原料収率は
44%と大幅に低下した。Dh /Dc =1.74(本発
明の範囲外)、v=0.80m/secである。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 Almost the same structure as in Example 1, except that a protective tube having a burner mounting portion of 76 mm and a jetting outlet of 125 mm was used, and a glass fine particle deposit was formed on the outer periphery of the glass rod including the core and a part of the clad. Synthesized. As a result, it was found that 3 out of 10 cracks were generated during synthesis, and 4 cracks were generated during transparency. The clearing temperature is 1600 ° C. The raw material yield was significantly reduced to 44%. D h / D c = 1.74 (outside the range of the present invention) and v = 0.80 m / sec.

【0016】実施例2 同心円状16重管バーナを用い、中心からガラス原料ガ
スSiCl4 を流し、その外側に水素、アルゴン、酸素
を流し、ガラス微粒子合成用火炎を形成し、その外側に
さらにアルゴン,水素,アルゴン,酸素の母材加熱用火
炎の組合わせを3組つくるようにガスを流した。燃焼ガ
ス酸素の最外層第16ポートを形成する16本目のパイ
プの内径は96mmであった。このバーナにやはり図1
に示す形状で、バーナ取り付け部内径が100mm、噴
出口の内径Dh が145mmの石英ガラス製の保護管を
設置した。Dh /Dc =1.51である。この構成で水
素440リットル/分、酸素380リットル/分、アル
ゴン90リットル/分、ガラス原料ガス19リットル/
分とした。全ガス流量は929リットル/分となり、v
は0.94m/secと、本発明のとりわけ望ましい範
囲を満たしている。この構成で出発棒の先端からガラス
微粒子堆積体を合成し、円柱状の母材を形成した。16
00℃で透明化した。この方法では10本の母材を合成
したが、10本とも良好な透明ガラス物品を得ることが
できた。原料収率は56%と良好であった。
EXAMPLE 2 Using a concentric 16-tube burner, a glass raw material gas SiCl 4 was made to flow from the center, and hydrogen, argon and oxygen were made to flow to the outside thereof to form a flame for synthesizing glass fine particles, and further to the outside thereof argon. The gas was flowed so that three combinations of flames for heating the base material of hydrogen, argon, and oxygen were created. The inner diameter of the 16th pipe forming the outermost 16th port of the combustion gas oxygen was 96 mm. This burner is also shown in Figure 1.
A protective tube made of quartz glass having an inner diameter of the burner attachment portion of 100 mm and an inner diameter D h of the ejection port of 145 mm was installed in the shape shown in FIG. D h / D c = 1.51. With this configuration, hydrogen 440 liters / minute, oxygen 380 liters / minute, argon 90 liters / minute, glass source gas 19 liters / minute
Minutes The total gas flow rate is 929 liters / minute,
Is 0.94 m / sec, which satisfies the particularly desirable range of the present invention. With this structure, a glass particulate deposit was synthesized from the tip of the starting rod to form a columnar base material. 16
It became transparent at 00 ° C. By this method, 10 base materials were synthesized, but good transparent glass articles could be obtained from all 10 base materials. The raw material yield was as good as 56%.

【0017】実施例3 同心円状8重管バーナを用い、中心からガラス原料ガス
としてSiCl4 、その外側に水素、アルゴン、酸素を
この順に流し、ガラス微粒子合成用火炎を形成し、その
外周に内側から順にアルゴン,水素,アルゴン,酸素を
流した。本バーナの8ポート目の酸素噴出口を形成する
8本目のパイプの内径は40mmであった。ここに図6
に示すような保護管を取り付け、コアとクラッドの一部
とを有する出発棒の外周にガラス微粒子堆積体を合成し
た。保護管のストレート部内径は45mm、出口先端の
内径は61mmであり、Dh /Dc =1.53である。
ガス流量を水素72リットル/分、酸素63リットル/
分、アルゴン14リットル/分、SiCl4 7リットル
/分とした。ガス全流量は156リットル/分となり、
vは0.89m/secとなった。この構成で10本ガ
ラス微粒子堆積体の合成を行い、1620℃で加熱透明
化したところ、すべて透明なガラス物品となった。この
ガラス物品は光ファイバ用プリフオームとして良好なも
のであった。原料収率も58%と良好であった。
Example 3 Using a concentric octuple burner, SiCl 4 as a glass raw material gas was passed from the center, and hydrogen, argon, and oxygen were made to flow to the outside in this order to form a flame for synthesizing glass particles, and the inside was made to the outer periphery. Argon, hydrogen, argon, and oxygen were flowed in this order. The inner diameter of the eighth pipe forming the oxygen outlet of the eighth port of the burner was 40 mm. Figure 6 here
A protective tube as shown in (1) was attached, and a glass particle deposit was synthesized on the outer circumference of a starting rod having a core and a part of a clad. The inner diameter of the straight portion of the protective tube is 45 mm, the inner diameter of the outlet end is 61 mm, and D h / D c = 1.53.
The gas flow rate is 72 liters / minute for hydrogen and 63 liters / for oxygen.
Min, argon 14 l / min, SiCl 4 7 l / min. The total gas flow is 156 liters / minute,
v became 0.89 m / sec. Ten glass fine particle deposits were synthesized with this configuration, and when heat-transparent at 1620 ° C., all glass articles became transparent. This glass article was a good preform for optical fibers. The raw material yield was also as good as 58%.

【0018】以上の実施例では同心円状バーナについて
説明したが、円状,同心に関係なく、保護管を取り付け
る場合には、同じ効果が得られる。
Although the concentric burners have been described in the above embodiments, the same effect can be obtained when the protective tube is attached regardless of whether they are circular or concentric.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば火
炎により加熱されるガラス微粒子堆積体の温度分布が、
柔らかい体積体部分をつくらないような適当な分布とな
り、クラックの発生しない良好なガラス物品を製造する
ことができる。従って本発明は、特に光ファイバ用プリ
フオームに好適に使用できるガラス物品の製造に効果的
である。
As described above, according to the present invention, the temperature distribution of the glass particulate deposit heated by the flame is
An appropriate distribution that does not form a soft volume portion can be obtained, and a good glass article without cracks can be manufactured. Therefore, the present invention is particularly effective for producing a glass article that can be suitably used as an optical fiber preform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の保護管の一具体例における構成を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a specific example of a protective tube of the present invention.

【図2】従来法による構成において、柔らかい層の形状
状態を説明する概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a shape state of a soft layer in a configuration according to a conventional method.

【図3】2次元放射温度計での温度測定の構成を示す概
略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of temperature measurement by a two-dimensional radiation thermometer.

【図4】柔らかい層が形成される場合の温度分布を示す
グラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing a temperature distribution when a soft layer is formed.

【図5】良好な温度分布を示すグラフ図である。FIG. 5 is a graph showing a good temperature distribution.

【図6】本発明の他の具体例における保護管形状を示す
概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing the shape of a protection tube according to another embodiment of the present invention.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 バーナ 2 保護管 3 ガラス微粒子堆積体 4 保護管 5 出発棒 6 ガラス微粒子堆積体 7 ガラス微粒子堆積体の柔らかい部分 8 2次元放射温度計 1 burner 2 protective tube 3 glass particulate deposit body 4 protective tube 5 starting rod 6 glass particulate deposit body 7 soft part of glass particulate deposit body 8 two-dimensional radiation thermometer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラス原料ガスを合成用バーナで形成さ
れる火炎中で火炎加水分解反応あるいは酸化反応させガ
ラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転しつつ合成
用バーナと相対的に移動する出発棒の先端あるいは外周
に堆積させガラス物品を製造する方法において、合成用
バーナの先端に保護管を設置し、且つ該保護管の出口内
径Dh は合成用バーナの燃焼ガス噴き出し口最外ポート
の内径Dc に対し1.4≦Dh /Dc ≦1.65を満た
すことにより火炎の広がりを制限してガラス微粒子を生
成させることを特徴とするガラス物品の製造方法。
1. A starting point for producing glass fine particles by subjecting a glass material gas to a flame hydrolysis reaction or oxidation reaction in a flame formed by a synthesis burner, and moving the glass fine particles relative to the synthesis burner while rotating the glass fine particles. In the method for producing a glass article by depositing on the tip or the outer periphery of a rod, a protective tube is installed at the tip of a synthesizing burner, and the outlet inner diameter D h of the synthesizing burner is the outermost port of the combustion gas ejection port. A method for producing a glass article, characterized in that by satisfying 1.4 ≦ D h / D c ≦ 1.65 with respect to an inner diameter D c, the spread of a flame is restricted to produce fine glass particles.
【請求項2】 上記保護管が火炎噴出方向に内径が拡大
した形状であることを特徴とする請求項1記載のガラス
物品の製造方法。
2. The method for producing a glass article according to claim 1, wherein the protective tube has a shape in which the inner diameter is enlarged in the flame ejection direction.
【請求項3】 上記合成用バーナから噴出する全ガス流
量QT を、上記保護管の出口内径Dh で規定される流速
v=QT /〔1/4 ・π・(Dh )2〕に対し、0.75≦
v≦1.25(m/sec)を満たすように調整することを特
徴とする請求項1または請求項2記載のガラス物品の製
造方法。
3. A flow rate v = Q T / [1/4 · π · (D h ) 2 ] defined by the total gas flow rate Q T ejected from the synthesis burner by the outlet inner diameter D h of the protection tube. Against 0.75 ≦
The method for producing a glass article according to claim 1, wherein the glass article is adjusted so as to satisfy v ≦ 1.25 (m / sec).
【請求項4】 上記保護管が石英ガラスからなることを
特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の
ガラス物品の製造方法。
4. The method for manufacturing a glass article according to claim 1, wherein the protective tube is made of quartz glass.
【請求項5】 上記合成用バーナとして、中心にガラス
原料ガス、燃料ガス、助燃性ガスからなるガラス微粒子
合成用火炎を形成し、この外周に燃料ガスおよび助燃性
ガスからなる母材加熱用火炎を少なくとも1つ以上形成
し、且つ母材加熱用火炎の噴出口がガラス微粒子合成用
火炎の噴出口に対して火炎の噴出方向に突き出している
バーナを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項
4のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
5. A flame for synthesizing glass particles, comprising a glass raw material gas, a fuel gas, and an auxiliary combustion gas at the center, and a flame for synthesizing a base material, comprising the fuel gas and the auxiliary combustion gas, formed around the periphery of the combustion burner. At least one or more of the above are formed, and a burner is used in which the ejection port of the flame for heating the base material projects in the ejection direction of the flame with respect to the ejection port of the flame for synthesizing glass fine particles. Item 5. A method for manufacturing a glass article according to any one of Items 4.
【請求項6】 上記出発棒としてコアからなる、または
コアとクラッドの一部とからなる透明ガラス棒を用い、
光ファイバ用プリフォームを製造することを特徴とする
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のガラス物品
の製造方法。
6. A transparent glass rod comprising a core or a part of a core and a clad is used as the starting rod,
A method for manufacturing a glass article according to any one of claims 1 to 5, wherein a preform for an optical fiber is manufactured.
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