JPH0712952B2 - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents
光フアイバ用母材の製造方法Info
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- JPH0712952B2 JPH0712952B2 JP61009902A JP990286A JPH0712952B2 JP H0712952 B2 JPH0712952 B2 JP H0712952B2 JP 61009902 A JP61009902 A JP 61009902A JP 990286 A JP990286 A JP 990286A JP H0712952 B2 JPH0712952 B2 JP H0712952B2
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- Japan
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- base material
- glass
- reaction vessel
- optical fiber
- porous glass
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01406—Deposition reactors therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は反応容器内においてガス状のガラス原料物質
を酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、生成
する粒状ガラスを出発棒に堆積させるに当り、出発棒に
対する粒状ガラスの付着効率を向上させた光フアイバ用
母材の製造方法に関する。
を酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、生成
する粒状ガラスを出発棒に堆積させるに当り、出発棒に
対する粒状ガラスの付着効率を向上させた光フアイバ用
母材の製造方法に関する。
＜従来の技術＞ 一般に気相軸付け法により光フアイバ用母材を製造する
場合は、反応容器内においてガス状のガラス原料物質を
酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これに
よつて生成した粒状ガラスを回転する出発棒の先端また
は外周に堆積させ多孔質のガラス母材を形成する方法が
採用されている。
場合は、反応容器内においてガス状のガラス原料物質を
酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これに
よつて生成した粒状ガラスを回転する出発棒の先端また
は外周に堆積させ多孔質のガラス母材を形成する方法が
採用されている。
このような多孔質のガラス母材の製造方法において、多
孔質ガラス母材の合成速度を向上させる手段として種々
の方法が検討されてきた。しかし、酸水素炎バーナに送
入されるガラス原料物質の火炎加水分解反応率を高め、
かつ生成した粒状ガラスの出発材への堆積効率を高める
ことが最大の課題となつている。
孔質ガラス母材の合成速度を向上させる手段として種々
の方法が検討されてきた。しかし、酸水素炎バーナに送
入されるガラス原料物質の火炎加水分解反応率を高め、
かつ生成した粒状ガラスの出発材への堆積効率を高める
ことが最大の課題となつている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、上述した従来の光フアイバ用母材の製造方法
にしたがつて光フアイバ用母材を製造すると、酸水素炎
バーナに送入されるガラス原料物質の火炎加水分解反応
によつて生成される粒状ガラスが、出発材上に付着し多
孔質ガラス母材に形成される効率は、火炎加水分解反応
により生成した粒状ガラスが出発材上に付着する効率に
よつて左右される。
にしたがつて光フアイバ用母材を製造すると、酸水素炎
バーナに送入されるガラス原料物質の火炎加水分解反応
によつて生成される粒状ガラスが、出発材上に付着し多
孔質ガラス母材に形成される効率は、火炎加水分解反応
により生成した粒状ガラスが出発材上に付着する効率に
よつて左右される。
多孔質ガラス母材の成形成長速度を上げるため、酸水素
炎バーナに送入するガラス原料物質の流量を大にする
と、出発材上に堆積形成する多孔質ガラス母材の収率は
却つて低下し、極端な場合は40％以下になつてしまう場
合があった。このようにガラス原料物質の流量を増して
も多孔質ガラス母材の合成速度（又は堆積速度）は向上
せず、光フアイバ用母材製造上の問題となつていた。
炎バーナに送入するガラス原料物質の流量を大にする
と、出発材上に堆積形成する多孔質ガラス母材の収率は
却つて低下し、極端な場合は40％以下になつてしまう場
合があった。このようにガラス原料物質の流量を増して
も多孔質ガラス母材の合成速度（又は堆積速度）は向上
せず、光フアイバ用母材製造上の問題となつていた。
この発明は、このような従来の光フアイバ用母材の製造
方法の問題点を解決すべくなされたものであつて、反応
容器内においてガス状のガラス原料物質を酸水素炎バー
ナから噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガラス
を、回転する出発材上に堆積して多孔質のガラス母材を
形成させるに際し、粒状ガラスを効率よく出発材および
多孔質ガラス母材上に付着堆積させることができる光フ
アイバ用母材の製造方法を提供しようとするものであ
る。
方法の問題点を解決すべくなされたものであつて、反応
容器内においてガス状のガラス原料物質を酸水素炎バー
ナから噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガラス
を、回転する出発材上に堆積して多孔質のガラス母材を
形成させるに際し、粒状ガラスを効率よく出発材および
多孔質ガラス母材上に付着堆積させることができる光フ
アイバ用母材の製造方法を提供しようとするものであ
る。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明者等は上述の目的を達成すべく種々実験を重ねた
結果、酸水素炎バーナに送入されたガス状のガラス原料
物質が、火炎内において火炎加水分解し、生成する粒状
ガラスが出発材上に付着し、多孔質のガラス母材を形成
する基本要素は、第１図（ａ）〜（ｃ）に示すようにガ
ラス粒子１がもつている運動の慣性のために気流の流線
２から外れて出発材あるいは多孔質ガラス母材３に衝突
する慣性効果（第１図（ａ））、 温度勾配のある気体中の粒状ガラスが高温側気体分子と
低温側気体分子の運動量の差により、低温側へ移動す
る、いわゆる熱泳動現象によつて低温側の出発材あるい
は多孔質ガラス母材３側へ移動して付着する拡散効果
（第１図（ｂ））、 さらに、気流と同じ運動をしているガラス粒子が、気流
を遮ぎるものと接触し、付着する“さえぎり効果”（第
１図（ｃ））の三種であつて、これらの基本要素中付着
に及ぼす役割の割合はガラス粒子の大きさ、つまり粒子
径によつて異なることを知つた。
結果、酸水素炎バーナに送入されたガス状のガラス原料
物質が、火炎内において火炎加水分解し、生成する粒状
ガラスが出発材上に付着し、多孔質のガラス母材を形成
する基本要素は、第１図（ａ）〜（ｃ）に示すようにガ
ラス粒子１がもつている運動の慣性のために気流の流線
２から外れて出発材あるいは多孔質ガラス母材３に衝突
する慣性効果（第１図（ａ））、 温度勾配のある気体中の粒状ガラスが高温側気体分子と
低温側気体分子の運動量の差により、低温側へ移動す
る、いわゆる熱泳動現象によつて低温側の出発材あるい
は多孔質ガラス母材３側へ移動して付着する拡散効果
（第１図（ｂ））、 さらに、気流と同じ運動をしているガラス粒子が、気流
を遮ぎるものと接触し、付着する“さえぎり効果”（第
１図（ｃ））の三種であつて、これらの基本要素中付着
に及ぼす役割の割合はガラス粒子の大きさ、つまり粒子
径によつて異なることを知つた。
粒子径が付着効果に及ぼす影響を示すと、第２図のごと
き特性図が得られる。第２図の横軸はガラス粒子の粒子
径（μｍ単位で示す）を、縦軸が付着効果大小を相対的
に示したものであり、第２図の特性曲線中、曲線ａは慣
性効果による付着効果を、曲線ｂは拡散効果による付着
効果を、曲線ｃはさえぎり効果による付着効果の比率を
示したものである。この特性曲線から、粒子径が10-1μ
ｍ以下になると熱泳動による付着効果が支配的になり数
μｍ〜10μｍ以上では慣性効果による付着効果が大きい
ことを知つた。
き特性図が得られる。第２図の横軸はガラス粒子の粒子
径（μｍ単位で示す）を、縦軸が付着効果大小を相対的
に示したものであり、第２図の特性曲線中、曲線ａは慣
性効果による付着効果を、曲線ｂは拡散効果による付着
効果を、曲線ｃはさえぎり効果による付着効果の比率を
示したものである。この特性曲線から、粒子径が10-1μ
ｍ以下になると熱泳動による付着効果が支配的になり数
μｍ〜10μｍ以上では慣性効果による付着効果が大きい
ことを知つた。
さらに、酸水素炎バーナ中におけるガラス原料物質の火
炎加水分解により生成する粒状ガラスの大きさは、電子
顕微鏡観察の結果によれば0.06〜0.2μｍ程度であるこ
とを知つた。したがつて、上述した方法で反応容器内に
おいて酸水素炎バーナに送入されたガス状のガラス原料
物質が火炎加水分解し、生成した粒状ガラスを出発材に
付着させて多孔質ガラス母材を形成させる光フアイバ用
母材の製造方法においては、粒状ガラスが出発材あるい
は多孔質ガラス母材に付着する機構は熱泳動によるもの
が支配的であることが推測される。
炎加水分解により生成する粒状ガラスの大きさは、電子
顕微鏡観察の結果によれば0.06〜0.2μｍ程度であるこ
とを知つた。したがつて、上述した方法で反応容器内に
おいて酸水素炎バーナに送入されたガス状のガラス原料
物質が火炎加水分解し、生成した粒状ガラスを出発材に
付着させて多孔質ガラス母材を形成させる光フアイバ用
母材の製造方法においては、粒状ガラスが出発材あるい
は多孔質ガラス母材に付着する機構は熱泳動によるもの
が支配的であることが推測される。
このような考察により、粒状ガラスの熱泳動効果を有効
ならしめるようにすれば、出発材あるいは多孔質ガラス
母材に対する粒子ガラスの付着効果を高め、多孔質のガ
ラス母材の堆積速度を上げることができることを知つ
た。
ならしめるようにすれば、出発材あるいは多孔質ガラス
母材に対する粒子ガラスの付着効果を高め、多孔質のガ
ラス母材の堆積速度を上げることができることを知つ
た。
また、熱泳動速度vTはDerjaguinの式から となる。ただし、上式のλｐ，λｇは粒子および気体の
熱伝導度、 Kn＝2/dpはクヌツセン数、 Ctは粒子表面での温度の不連続性に基因する補正係数、 μは流体粘度、 ρｆは流体密度、 Ccはカニンガムの補正係数である。
熱伝導度、 Kn＝2/dpはクヌツセン数、 Ctは粒子表面での温度の不連続性に基因する補正係数、 μは流体粘度、 ρｆは流体密度、 Ccはカニンガムの補正係数である。
したがつて、温度勾配 を大きくすれば、熱泳動速度vTも大になることがわか
る。
る。
また、酸水素炎バーナの火炎と堆積する多孔質ガラス母
材との間の温度差を大きくすると、火炎内のガラス粒子
は火炎（高温）側から多孔質ガラス母材（低温）側へ移
動する現象が強められる。
材との間の温度差を大きくすると、火炎内のガラス粒子
は火炎（高温）側から多孔質ガラス母材（低温）側へ移
動する現象が強められる。
しかも、多孔質のガラス母材表面の温度は、火炎流から
多孔質のガラス母材側に伝達される熱と、多孔質ガラス
母材表面から反応容器壁面にふく射により伝えられる伝
熱の関係から定まる。
多孔質のガラス母材側に伝達される熱と、多孔質ガラス
母材表面から反応容器壁面にふく射により伝えられる伝
熱の関係から定まる。
このふく射伝熱は、定常状態のときは次の関係が成立す
る。
る。
α（Tf−TS）＝σ（T4 S−T4 M） ……（２） ただし、（２）式における Tf,TS,TMはそれぞれ火炎流の温度、多孔質ガラス母材の
温度、反応容器壁面の温度、 αは熱伝達率、 σはステフアンボルツマン定数である。
温度、反応容器壁面の温度、 αは熱伝達率、 σはステフアンボルツマン定数である。
したがつて、火炎と多孔質ガラス母材表面の温度差を大
きくするには、反応容器の壁面の温度を下げればよいこ
とが判る。ただし、火炎の温度を上げた場合は、必然的
に多孔質ガラス母材の表面温度も高くなるので、大きな
効果を期待することができない。また、火炎の温度は粒
状ガラスの製造条件案によつて制約されるため大幅に変
えることはできない。
きくするには、反応容器の壁面の温度を下げればよいこ
とが判る。ただし、火炎の温度を上げた場合は、必然的
に多孔質ガラス母材の表面温度も高くなるので、大きな
効果を期待することができない。また、火炎の温度は粒
状ガラスの製造条件案によつて制約されるため大幅に変
えることはできない。
したがつて、この発明の光フアイバ用母材の製造方法
は、反応容器においてガス状のガラス原料物質を酸水素
炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これによって
生成した粒状ガラスを回転する出発材上に堆積させて多
孔質のガラス母材を製造する光ファイバ用母材の製造方
法において、反応容器の外周面に良熱伝導材料からなる
パイプを取り付け、パイプ内に冷却用液体又は気体を流
通させることにより、反応容器の壁面をより低温となる
よう冷却したことを特徴とする。
は、反応容器においてガス状のガラス原料物質を酸水素
炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これによって
生成した粒状ガラスを回転する出発材上に堆積させて多
孔質のガラス母材を製造する光ファイバ用母材の製造方
法において、反応容器の外周面に良熱伝導材料からなる
パイプを取り付け、パイプ内に冷却用液体又は気体を流
通させることにより、反応容器の壁面をより低温となる
よう冷却したことを特徴とする。
＜作用＞ 以上のように、ガス状のガラス原料物質を酸水素炎バー
ナから噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガラス
を付着・堆積させる出発材を反応容器内に配置して光フ
アイバ用母材を製造するに当り、反応容器の壁面を冷却
するから、火炎と出発材あるいは多孔質ガラス母材の温
度を下げ、両者の間の温度差を大きくでき、生成したガ
ラス粒の熱泳動を促進し、出発材あるいは多孔質ガラス
母材に付着・堆積する速度を高めることができる。
ナから噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガラス
を付着・堆積させる出発材を反応容器内に配置して光フ
アイバ用母材を製造するに当り、反応容器の壁面を冷却
するから、火炎と出発材あるいは多孔質ガラス母材の温
度を下げ、両者の間の温度差を大きくでき、生成したガ
ラス粒の熱泳動を促進し、出発材あるいは多孔質ガラス
母材に付着・堆積する速度を高めることができる。
＜実施例＞ つぎに、実施例および比較例に基づいてこの発明をより
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第３図はこの発明の光フアイバ用母材の製造方法の実施
に用いた反応容器の概略構成を示す要部断面図である。
第３図中、４は冷却水を流通させパイプ９内蔵の反応容
器、反応容器４内は中空に形成され、反応容器４上部か
ら反応容器内に出発材５が後述する酸水素炎バーナ７の
噴出口に向けて垂下され、図示しない駆動モータによつ
て、中心軸の周りに回転できるように配設されている。
また、６は出発材５の先端および外周に堆積させた多孔
質のガラス母材であり、７は噴出口を反応容器４内に突
出させた酸水素炎バーナであり、通常は同心円状の多重
管構造になつており、図示外のガス源から酸素ガス、水
素ガスおよびガラス原料物質ガスとしてキリヤガスによ
つて輸送されたSiCl4,GeCl4が供給されると共に、排ガ
スは酸水素炎バーナ７と反対側に設けた排気管８を通し
て容器４外に排出される。
に用いた反応容器の概略構成を示す要部断面図である。
第３図中、４は冷却水を流通させパイプ９内蔵の反応容
器、反応容器４内は中空に形成され、反応容器４上部か
ら反応容器内に出発材５が後述する酸水素炎バーナ７の
噴出口に向けて垂下され、図示しない駆動モータによつ
て、中心軸の周りに回転できるように配設されている。
また、６は出発材５の先端および外周に堆積させた多孔
質のガラス母材であり、７は噴出口を反応容器４内に突
出させた酸水素炎バーナであり、通常は同心円状の多重
管構造になつており、図示外のガス源から酸素ガス、水
素ガスおよびガラス原料物質ガスとしてキリヤガスによ
つて輸送されたSiCl4,GeCl4が供給されると共に、排ガ
スは酸水素炎バーナ７と反対側に設けた排気管８を通し
て容器４外に排出される。
また、反応容器は光フアイバ用母材製造中、パイプ９内
に冷却水を流すことにより壁面温度を下げ、出発材５お
よび多孔質ガラス母材表面の温度を低下させて火炎との
間の温度差を大にし、火炎加水分解反応により生成した
粒状ガラスの熱泳動効果を促進させガラス粒子の付着・
堆積効果を高める。
に冷却水を流すことにより壁面温度を下げ、出発材５お
よび多孔質ガラス母材表面の温度を低下させて火炎との
間の温度差を大にし、火炎加水分解反応により生成した
粒状ガラスの熱泳動効果を促進させガラス粒子の付着・
堆積効果を高める。
＜比較例＞ 一方、光フアイバ用母材製造中、反応容器４のパイプに
冷却水を流さない以外は、上記実施例と全く同じ方法に
より光フアイバ用母材を製造したところ、ガラス粒子の
堆積速度が3g/分であり堆積効率は43％にすぎなかつ
た。しかもこのときの反応容器４の温度は170℃であつ
た。
冷却水を流さない以外は、上記実施例と全く同じ方法に
より光フアイバ用母材を製造したところ、ガラス粒子の
堆積速度が3g/分であり堆積効率は43％にすぎなかつ
た。しかもこのときの反応容器４の温度は170℃であつ
た。
しかるに反応容器４内パイプ９に冷却水を流し、反応容
器の壁面を20℃に冷却したところ、5g/分の堆積速度で
ガラス粒子が堆積し、多孔質ガラス母材が形成された。
しかもこのときのガラス粒子の堆積速度は72％であり、
明らかに従来方法に比べて堆積速度の改善が認められ
た。
器の壁面を20℃に冷却したところ、5g/分の堆積速度で
ガラス粒子が堆積し、多孔質ガラス母材が形成された。
しかもこのときのガラス粒子の堆積速度は72％であり、
明らかに従来方法に比べて堆積速度の改善が認められ
た。
なお、上記実施例における反応容器壁面の冷却は、容器
の壁面全体を冷却する構成のものについて例示したが、
反応容器下部のガラス粒子堆積個所近傍の壁面を冷却す
る構成にしてもよい。
の壁面全体を冷却する構成のものについて例示したが、
反応容器下部のガラス粒子堆積個所近傍の壁面を冷却す
る構成にしてもよい。
＜発明の効果＞ 以上の説明から明らかなように、反応容器に冷却する手
段を付加することにより、多孔質ガラス母材表面の温度
を下げ、酸水素炎バーナの火炎側との間の温度差を大に
できるから、火炎加水分解反応によつて生成したガラス
粒子の熱泳動を促進できるので、多孔質ガラス母材の堆
積速度を高めることができる。
段を付加することにより、多孔質ガラス母材表面の温度
を下げ、酸水素炎バーナの火炎側との間の温度差を大に
できるから、火炎加水分解反応によつて生成したガラス
粒子の熱泳動を促進できるので、多孔質ガラス母材の堆
積速度を高めることができる。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は出発材上にガラス粒子が付
着する基本機構の原理説明図、第２図はガラス粒子の粒
子径対付着効果の関係を示す特性図、第３図はこの発明
の光フアイバ用母材の製造方法の実施に使用する一実施
例の反応容器の概略構成を示す要部断面図である。 図面中、 ４は反応容器、５は出発材、６は多孔質ガラス母材、７
は酸水素炎バーナ、８は排気管、９は冷却パイプ。
着する基本機構の原理説明図、第２図はガラス粒子の粒
子径対付着効果の関係を示す特性図、第３図はこの発明
の光フアイバ用母材の製造方法の実施に使用する一実施
例の反応容器の概略構成を示す要部断面図である。 図面中、 ４は反応容器、５は出発材、６は多孔質ガラス母材、７
は酸水素炎バーナ、８は排気管、９は冷却パイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 弾塚 俊雄 神奈川県横浜市戸塚区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 昭57−100931（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】反応容器内においてガス状のガラス原料物
質を酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、こ
れによって生成した粒状ガラスを回転する出発材上に堆
積させて多孔質のガラス母材を製造する光ファイバ用母
材の製造方法において、反応容器の外周面に良熱伝導材
料からなるパイプを取り付け、パイプ内に冷却用液体又
は気体を流通させることにより、反応容器の壁面をより
低温となるよう冷却したことを特徴とする光ファイバ用
母材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009902A JPH0712952B2 (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 光フアイバ用母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009902A JPH0712952B2 (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 光フアイバ用母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171938A JPS62171938A (ja) | 1987-07-28 |
| JPH0712952B2 true JPH0712952B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=11733043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61009902A Expired - Lifetime JPH0712952B2 (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 光フアイバ用母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712952B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04362034A (ja) * | 1991-06-05 | 1992-12-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス微粒子堆積体の製造方法 |
| JP5720585B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2015-05-20 | 住友電気工業株式会社 | ガラス母材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572660A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-08 | Shinichiro Maeda | Preparation of dressing for fresh vegetable, etc. |
| JPS57100931A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Preparing apparatus of base material for optical fiber |
-
1986
- 1986-01-22 JP JP61009902A patent/JPH0712952B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62171938A (ja) | 1987-07-28 |
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