JPS61168544A - 石英を主成分とするガラス管の製造方法 - Google Patents

石英を主成分とするガラス管の製造方法

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JPS61168544A
JPS61168544A JP747185A JP747185A JPS61168544A JP S61168544 A JPS61168544 A JP S61168544A JP 747185 A JP747185 A JP 747185A JP 747185 A JP747185 A JP 747185A JP S61168544 A JPS61168544 A JP S61168544A
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quartz
glass tube
soot
mandrel
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Hiroo Kanamori
弘雄 金森
Gotaro Tanaka
豪太郎 田中
Futoshi Mizutani
太 水谷
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/01486Means for supporting, rotating or translating the preforms being formed, e.g. lathes
    • C03B37/01493Deposition substrates, e.g. targets, mandrels, start rods or tubes

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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、含有水分量が少なく管内壁の平滑な石英ガラ
スパイプの製造方法に関する。本発明に依り得られる石
英ガラスパイプは光フアイバ用母材のクラッド用ガラス
として好適に用いることができる。さらには含有水分量
として極めて低い量が要求されるシングルモードファイ
バのクラッド用ガラスとして好適に用いることができる
(従来の技術〕 従来、石英系ガラス管或いは光フアイバ用母材の製造方
法として、特開昭48−73522号公報に示されたよ
うな、いわゆる外付法がある。この方法は回転するカー
ボン或いは石英系ガラス、アルミナなどの耐火性出発材
料(マンドレルと称する)の外側に51ar4などの原
料の火炎加水分解反応により生成させた5i02などの
微粒子状ガラス(以下スートと称する)を堆積させてい
き、所定量堆積させたあと堆積をやめマンドレルを引き
抜くというものであり、得られたパイプ状スート体を高
温電気炉中で焼結して溶融ガラス化しパイプ状ガラスを
得ている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記の方法では、マンドレルを引抜いたあ
とスート体内壁がきすつき易く焼結されたガラス管内壁
として平滑な面をもつものが得られにくいという難点が
ある。また、スート体内壁にキズがつきにくくなるよう
、スート体内壁する過程で火炎の温度を高く設定し、ス
ート体の力?密度を上げてスートをマンドレル上に堆積
させると、マンドレルは引抜きにくくなり、かつ、その
后の脱水処理も困難になる。
本発明は上記方法の改良に係るものであり以上の欠点を
克服しガラス管内壁が平滑でかつ水分含有量の極めて低
い石英系ガラス管の製造方法を提供せんとするものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は気相ガラス形成原料の火炎加水分解反応により
生成させた微籾子状ガラスを出発材料上に堆積させて堆
積体とし、次いで該堆積体より上記出発材料を引き抜き
パイプ状としたのち、該パイプ状堆積体を加熱処理して
透明ガラス管を得る方法において、上記微粒子状ガラス
の堆積前にあらかじめ無機化合物からなる潤滑剤を上記
出発材料表面に塗布しておくことを特徴とする石英を主
成分とするガラス管の製造方法である。
本発明の特に好ましい実施態様としては、潤滑剤として
窒化硼素を主成分とするものを用いる上記方法、あるい
は、微粒子状ガラス(スート)堆積時マンドレル近傍約
11厚さの部分のカサ密度を0.2〜o、7ti/ls
’の範囲で堆積する上記方法、堆積体(スート体)が実
質的に純粋な石英ガラス微粒子でめる上記方法およびパ
イプ状スート体の加熱処理を弗素を含む雰囲気中で行い
Fを含んだ透明石英ガラス管を得る上記方法が挙げられ
る。
さらに本発明は気相ガラス形成原料の火炎加水分解反応
により生成させた微粒子状ガラスを。
あらかじめ無機化合物からなる潤滑剤を表面に塗布した
出発材料上に堆積させて堆積体とし、次いで該堆積体よ
り上記出発材料を引抜き、パイプ状とした後該パイプ状
堆積体を加熱処理して透明な石英を主成分とするガラス
管とし、該ガラス管内に該ガラス管より高い屈折率を有
する透明ガラス棒を挿入し、一体化することを特徴とす
る光ファイバの母材用の石英金主成分とするガラスの製
造方法に関する。
本発明はいわゆる外付法において出発材料であるマンド
レル上にスートを堆積させる前にマンドレル表面に無機
化合物からなる潤滑剤を塗布することによりスート堆積
後のマンドレル引抜を容易にし、かつスート体内壁を平
滑にすることTIcある。
本発明に用いる潤滑剤としては、スート堆積時の火炎に
よる高温状態でも安定であることから無機化合物を主成
分とするものが望ましい。
何故ならば有機化合物を塗布してもスート堆積時の火炎
によりマンドレルは500〜700℃以上に加熱される
ため、有機化合物は分解揮散するからである。
本発明に用いられる無機化合物を主成分とする潤滑剤と
しては、例えば窒化硼素系、グラファイト系、硫化モリ
ブデン系等のものが比較的容易に入手できる。中でも窒
化硼素BNは昇華点が3000℃以上であり、高温状態
でも十分安定であり好ましい。一方、グラファイト系潤
滑剤はスート堆積時火炎を形成する為の酸素及び火炎に
よる熱の為酸化しCO或いは00□となって揮散し易く
、効果的でない場合がある。硫化モリブデン系潤滑剤は
熱的には安定であり、単にマンドレルを引抜き易くする
目的だけに利用する為には有効である。しかし得られる
パイプ状スート或いは透明石英パイプ内部への金属不純
物の混入が問題となる場合がある。窒化硼素は、以上の
問題がなく、好ましい潤滑剤である。
本発明を図を用いて異体的に説明する。第2図はスート
をマンドレル上に堆積させる方法の1例を示す図であり
、1は回転昇降装置のチャック、2はマンドレルである
。5は石英ガラス製スリーブであり後のマンドレル引抜
時やパイプ状スート体の加熱処理の際スート体を保持す
る為に用いられる。4は反志容器、6は酸水嵩バーナー
であり、このバーナー6内にガラス合成用気相原料のE
5LC;14v ’29 H2などが導入される。火炎
7、内にスート8が生成し、マンドレル2上に堆積され
てゆく、9はスートの堆積体でありマンドレル2がチャ
ック1により回転させられつつ上昇に徐々に引上ら九て
いくことによりマンドレル上方部よりスート堆積体9が
軸方向に形成されていく。
本発明では、□マンドレル2上に潤滑剤をあらかじめ塗
布しておく。マンドレルの材質としては、石英ガラス、
炭化ケイ素、カーボン、アルミナ、ジルコニア等耐熱性
材料であれば良い。
潤滑剤としては前述したように窒化硼素系のものが熱的
に安定でおりかつ、金属不純物の製品への混入もなく好
ましい。中でも窒化硼素の微粉末をフレオンガスで分散
させたスプレーによりマンドレル上に欠きつけることに
より、簡易に潤滑剤の塗布ができる。潤滑剤層の厚さは
0.1鵬以下程度で効果を奏する。
この潤滑剤を塗布せしめたマンドレル上にスートを堆積
させる際のスート体のカサ密度としては0.2)17−
以上であることが望ましい。ここでいう、カサ密度とは
、マンドレル近傍部的1cm厚さの層の平均的な値をさ
す。0.2)7(至)3未満ではスートの堆積過程での
ひび割れが発生し易くなるからである。潤滑剤を用いる
ことにより、マンドレルの引抜きはスート体のカサ密度
を0.2)/rIIss以上としスート堆積時のヒビ割
れ発生を抑えさえすればどく簡単になる。ただし後の加
熱処理に於いてパイプ状スート体に残存するOH基或い
は水分を十分に除去するためには、カサ密度は0.71
7cm’以下であることが望ましい。
なお、第1図にはこのようにして形成されたスート体の
断面構造を示す。2はマンドレル9はスート体、10は
潤滑剤の薄層である。スート体は次いで脱水しさらに焼
結することにより透明ガラス管が得られる。該透明ガラ
ス管の内壁の潤滑剤層は例えばay溶液中に浸漬し内面
ガラス層を除去しつつ、洗浄除去される。
なお、スート体の脱水、焼結のための加熱処理を弗素雰
囲中で行なえば、弗素添加された石英を主成分とするガ
ラス管が得られる。
あるいは中空部内にフッ素化合物ガスを流しつつ外部か
ら加熱すると、管内壁がフッ素により気相で研摩される
とともに、熱により粘性が下がり平滑化する。該フッ素
化合物ガスとしては例えば、GO/2F2. OF、、
 SF6  等が用いられ、中でもSF6はエツチング
速度が速く望ましい。
具体的方法としては例えば得られた焼結体を1700℃
の炉内に挿入し、sy6を5000c/分で15分間処
理する等である。
(実施例) 実施例1 マンドレルとして外径2(lasφ長さ600場の石英
棒を準備し、これに窒化硼素微粒子をブレオンガス金剛
いたスプレーにより約50μm厚だけ塗布したのち、ダ
ゼー棒を介して、第2図に示す装置のチャツク1Vc把
持した。該マンドレル2の上端部に長さ15QllI外
径23■φ肉厚1,451mの石英ガラス管をスリーブ
5として固定し、該スリーブ管30部分に側方に設は九
スート合成用バーナーにより、スートを堆積させ始めた
。マンドレル2’l(50rpmで回転させつつ上方に
4 o ws/ hrの速度で引上げていくことにより
マンドレル2に外径110■φのスート体9を形成した
。この時、スート合成用バーナー6には表1に示す原料
を投入した。
スート体9・の長さが550111となったところで原
料を停止させ室温で約1時間放置したのちにマンドレル
2と石英ガラススリーブ管3の間に力を加えることによ
り、マンドレルを引き抜いた。このスート体のカナ密度
は平均0 、597as’であった。得られ九パイプ状
スート体を電気炉中で表2に示す雰囲気条件で脱水しさ
らに焼結することで透明ガラス管を得た。
このガラス管を赤外分光光度計を用いて2.74)1の
吸光度を測定することにより残留Of(量測定を行った
ところO’、1 ppm以下と装置の検出感度以下の量
でめった。得られたガラス管1HF25%溶液に約5時
間浸し、内面のガラス層を約10.#−程度除去しつつ
内面の潤滑剤を洗浄除去することにより内面のキズのな
い外径48aIlφ、内径10■φ、長さ20(至)の
純粋石英ガラス管を得た。該純粋石英ガラス管内に別途
VAD法にて作製したGem2を4重量%含有する5鴎
φの石英ガラス棒を挿入し、加熱溶融し【合体させたと
ころ、第3図に示す屈折率分布金持つ、単一モードファ
イバ用プリフォームを得た。nqは純粋石英ガラスの屈
折率であり、n、とn。の比屈折率差は0.3%、ま九
aとbはそれぞれ長さ5■、45腸であっ九。該クリフ
オームを外径125騰φに線引し、波長1.59 )i
sにおけるOH吸収損失増を測定したところ5dB/k
Rであり、また1、5 ttva 、 1,551各々
での伝送損失がo、s s ds/b 、 0.28 
as/laxト比較的M失テめった。
実施例2 実施例1と同様の方法でパイプ状スート体を作製したの
ち、表3に示す条件にて脱水したのちさらに透明化した
このとき、8F、はパイプ状スート内の残留OH基の除
去の効果とともKFがガラスに添加され屈折率を下げる
効果がある。表2の条件ではrが約1重量%添加され、
屈折率は純粋石英に比べ0.5%低下する。このよりに
して得られたガラス管の残留OH基は赤外分光光度計で
測定した結果実施例1と同様、0.1 ppm以下と検
出限界以下であった。得られたガラス管のサイズは実施
例1と同等であった。このガラス管を実施例1と同様の
IF処理をしたのち、別途MAD法により作製して純粋
石英ガラス棒を挿入し加熱溶融して@4図に示す屈折率
分布を有する単一モードファイバ用プリフォームを得た
n2とn。の比屈折率差は0.3%、またaは5鵬、b
は45m11であった。該プリフォームを外径125s
Iφに線引し1.58μmのOH損失増を測定したとこ
ろ4.56B/−であり、1.5μm、 1.55pm
での伝送損失が各々0.48 dB/A2I、 0.2
46B/lagと低損失なものであった。
(発明の効果) 本発明は、スート堆積前にマンドレル表面に潤滑剤を塗
布することにより、スート堆積後のマンドレル引抜きが
容易である丸め生産性が向上するに加え、得られるガラ
ス管内曳は平滑かつ水分含有量の低い高品位ガラス管を
得られるので、ガラスファイバ用プリフォームの製造に
用いれば優れた光ファイバ、シングルモード光ファイバ
が得られる。
【図面の簡単な説明】
WIJ1図は本発明の方法によ2−得られたスート体の
断面図、第2図は本発明の実施態様を説明する図、第5
図は本発明の実施例1で得た単一モードファイバ用プリ
フォームの屈折率分布を示す図、第4図は本発明の実施
例2で得た単一モードファイバ用プリフームの屈折率分
布を示す図でめる−0

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)気相ガラス形成原料の火炎加水分解反応により生
    成させた微粒子状ガラスを出発材料上に堆積させて堆積
    体とし、次いで該堆積体より上記出発材料を引き抜きパ
    イプ状としたのち、該パイプ状堆積体を加熱処理して透
    明ガラス管を得る方法において、上記微粒子状ガラスの
    堆積前にあらかじめ無機化合物からなる潤滑剤を上記出
    発材料表面に塗布しておくことを特徴とする石英を主成
    分とするガラス管の製造方法。
  2. (2)潤滑剤が窒化硼素を主成分とするものである特許
    請求の範囲第(1)項記載の石英を主成分とするガラス
    管の製造方法。
  3. (3)微粒子状ガラスの堆積は、堆積体の出発材料近傍
    部約1cm厚さの部分のカサ密度が0.2g/cm^3
    以上0.7g/cm^3以下の範囲とする特許請求の範
    囲第(1)項または第(2)項記載の石英を主成分とす
    るガラス管の製造方法。
  4. (4)堆積体が実質的に純粋な微粒子状石英ガラスから
    なる特許請求の範囲第(1)項ないし第(3)項のいず
    れかに記載される石英を主成分とするガラス管の製造方
    法。
  5. (5)パイプ状堆積体の加熱処理は弗素を含む雰囲気中
    で行い、弗素を含んだ透明石英ガラス管を得る特許請求
    の範囲第(1)項ないし第(4)項のいずれかに記載さ
    れる石英を主成分とするガラス管の製造方法。
  6. (6)気相ガラス形成原料の火炎加水分解反応により生
    成させた微粒子状ガラスを、あらかじめ無機化合物から
    なる潤滑剤を表面に塗布した出発材料上に堆積させて堆
    積体とし、次いで該堆積体より上記出発材料を引抜き、
    パイプ状とした後該パイプ状堆積体を加熱処理して透明
    な石英を主成分とするガラス管とし、該ガラス管内に該
    ガラス管より高い屈折率を有する透明ガラス棒を挿入し
    、一体化することを特徴とする光ファイバの母材用の石
    英を主成分とするガラスの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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