JPS61266318A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents

ガラス微粒子堆積体の製造方法

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JPS61266318A
JPS61266318A JP10616985A JP10616985A JPS61266318A JP S61266318 A JPS61266318 A JP S61266318A JP 10616985 A JP10616985 A JP 10616985A JP 10616985 A JP10616985 A JP 10616985A JP S61266318 A JPS61266318 A JP S61266318A
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JP
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glass
glass fine
deposit
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fine particle
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JP10616985A
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Toshio Danzuka
彈塚 俊雄
Hiroshi Yokota
弘 横田
Ichiro Tsuchiya
一郎 土屋
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32Non-halide

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

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、ガラス微粒子の集合体を円柱状出発材の外周
部に形成する方法に関し、特に高純度が要求される光フ
ァイバ用母材裂造の際の中間製品として好適に用いられ
る、出発材外周部に堆積せしめられたガラス微粒子堆積
体の製造方法に関する。
〔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48−75522号公報に示されたよ
うな請る1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の外周部K。
ガラス原料の加水分解反応によシ生成せしめた81へな
どの微粒子状ガラスを堆積させていき、所定量堆積させ
たあと堆積をやめ、出発材を引き抜き、パイプ状ガラス
集合体を形成し、このパイプ状ガラス集合体を高温電気
炉中で焼結透明ガラス化しパイプ状ガラスを得ている。
或いは、同様の方法で出発材として中実の光フアイバ用
ガラス母材を用い、出発材とその外周部に形成されたガ
ラス微粒子堆積体の複合体を形成したのち、出発材を引
き抜かず該複合体を高温炉中で加熱処理しガラス微粒子
堆積体の部分を焼結することにより出発材である光フア
イバ用ガラス母材の外周部にさらに透明ガラス層を形成
するという方法も考えられる。
この方法において、ガラス微粒子堆積体を安定に製造す
るKは堆積するガラス微粒子のカサ密度の調整および収
率向上が主な問題となっている。一般にガラス原料とし
ては810Z、が用いられておシガラス微粒子を堆積さ
せ、光フアイバー用ガラス母材を合成する場合には、ガ
ラス微粒子合成用バーナーによ多形成される火炎が、ガ
ラス原料の加水分解および堆積したガラス微粒子堆積体
のカサ密度の調整に用いられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、第2図1al及び(至)に示すように石英系
ガラス等の耐火性出発材1の外周部にガラス微粒子を堆
積させる場合には、ガラス微粒子堆積体5が回転しつつ
、バーナー3に対して(−では上下方向、(′b)では
水平方向と相対的に移動するために、火炎4のあたって
いない時間すなわち火炎のあたらない部分6が存在し、
ガラス微粒子堆積面が十分に加熱されないととくなる。
このため、上記ガラス微粒子堆積体のカサ密度は小さく
なシ割れの原因となシやすい。このことは、ガラス微粒
子堆積体の径がバーナー径に対して大きな場合には%に
顕著に現われてくる。
すなわち、大型母材の製造時には大きな問題となってく
る。
一方、上記ガラス微粒子堆積面の加熱範囲すなわち火炎
による加熱部分5を広くシ、カサ密度を大きくする目的
で、火炎流の拡がシを大きくすると、火炎およびガラス
微粒子流の集中性が劣化し、火炎流の中心温度は低下し
、ガラス微粒子の生成反応速度の低下あるいは、該ガラ
ス微粒子自体の温度が十分に上がらないという不具合が
生じ、ガラス原料の収率低下の原因となる。また火炎を
拡げずに温度を高くした場合、ガラス微粒子堆積面が加
熱されすぎ安定した堆積面が得られないので、火炎温度
の限界値が存在する。
すなわち、ガラス微粒子堆積体を安定して製造するため
Kは、加水分解反応により形成されるガラス微粒子の温
度を上げ、該ガラス微粒子の収率を向上させるとともに
、バーナーによ多形成される火炎をガラス微粒子堆積体
のカサ密度が適度になるように調整できるようにするこ
とが必要となる。
ところでガラス原料として、810Z、を用いた場合、
下記(1)式の加水分解反応によシガラス微粒子が生成
されることが知られている。
SiCl、十 馬0 → 日to、 + Hat   
       (1)この反応は発熱反応であるが、発
熱量は24kcal/mob  と小さく、反応はバー
ナーによ多形成される酸水素火炎による発熱に支持され
ている。このため上記ガラス微粒子の生成速度は、火炎
からの熱伝達量に依存してお〕、従って、生成されるガ
ラス微粒子流の温度も酸水素火炎に依存している。すな
わち、810Z4のみを用いた場合には、バーナーによ
多形成される火炎が、ガラス微粒子の生成反応、該ガラ
ス微粒子の加熱および、ガラス微粒子堆積面の加熱の役
割シをすべて行っていることとなシ、上記、不具合点を
克服し、大型多孔質ガラス母材を安定に、収率良く製造
する条件はきわめて狭くなる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を克服し、ガラス微粒子堆積体を
安定かつ、ガラス原料の収率を向上させて、製造するこ
とを目的とし、ガラス原料として810Z、よ〕も反応
性が良く、反応熱の高いSlの水素化合物を用いること
くよシ、大型のガラス微粒子堆積体の製造を安定かつ容
易にするものである。
すなわち、本発明は自らの軸を回転軸とじて回転してい
る実質的に円柱状或いは円筒状の出発材の片端近傍から
、該出発材の外周部上にガラス微粒子合成用バーナーの
火炎内にガラス原料を供給するととKよシ発生させたガ
ラス微粒子を堆積させ始め、該バーナーを出発材の軸と
平行に相対的に移動させていくととKより、ガラス微粒
子の堆積体を出発材の外周部に軸方向に形成していく方
法に於いて、ガラス原料として811111f番よシも
反応熱の高いSiの水素化合物を用いてガラス微粒子堆
積体を製造することを特徴とするガラス微粒子堆積体の
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、BLCd。
よシも反応熱の高い8iの水素化合物として81EOr
、 。
81T1.CZ、  または814を用いる上記方法、
あるいはBiHOl、 、8111601. 、Bi4
  のうちの少なくとも1以上の原料およびSiCl、
を混合して用いる上記方法が挙げられる。
以下に本発明の基礎となった考え方から、詳細に説明す
る。
81aもよプも反応性が良く、反応熱の高いSiの水素
化合物としてはBiHOl、 、Bi曳等があシ、それ
ぞれの加水分解または燃焼反応は、下記(2)。
(3)弐によって表わされる。   −SiHO/、+
40−+810. 十Hot    (2)814  
+  へ   →  日1へ+ 40(3)反応熱は、
SiHO/、が118 kaal/mo′L%SiH4
が539 kcal/mobとEliCl、に比べて高
い値となっておシ、これらの原料は自己の発熱量によっ
て反応を持続することができる。したがって上記原料を
用いる場合、火炎の熱量でガラス微粒子の生成反応を支
持する必要はなく、またガラス微粒子の温度も十分高く
できるため、酸水素反応によシ発生する熱量をガラス微
粒子堆積体の堆積面加熱用のみに用いることができ、原
料の反応とは無関係に上記ガラス微粒子堆積体のカサ密
度制御のために調整することができる。このことKよ〕
、ガラス微粒子の付着収率を向上させ、しかもガラス微
粒子堆積体を安定に製造することができる。
また上記原料としてEliO/、 、SiHO#a 、
81烏0/、。
81T!4のうち少なくとも2つの原料を混合して用い
るととKより、ガラス微粒子粒の温度を調整し、多孔質
ガラス母材のカサ密度を制御することも有効である。
本発明によれば、回転する石英系ガラ3等の耐火性出発
材の外周部にガラス微粒子堆積体を形成する場合、該堆
積体のカサ密度の調整を容易に行なう仁とができ、大型
の母材を安定に製造することが可能となる。また、この
とき、ガラス原料の付着収率の向上が可能となる。
以下本発明に基ず〈実施例について説明する。
比較例1゜ 第3図に示す構成において、通常原料S i O/。
を用いて石英ガラス管1の外周部にガラス微粒子堆積体
2を形成し丸。バーナー3としては、円心円状多重管バ
ーナーを用い、流量条件としては、B1014 wa 
1700CC/Iin 、 Ba5m30//win 
、 01 =4577G叫’ 、 Arw 1577G
叫’のガスを流した。なお図中4は火炎である。この結
果ガラス微粒子堆積体2を堆積速度297G叫’で製造
する仁とができたが、このときの原料収率は、45%と
低い値となった。さらに原料流量を増加させBi OZ
−2200qmlnとし九ところ原料収率はさらに劣化
し40%となシ、母材の割れが頻発するようKなった。
上記2例の母材についてカサ密度(t/cII)分布を
測定したところ、第4図に示すようになった。図中白丸
0はB10Z、 170G叫’minの場合、黒丸・は
22000117m1nの場合を示す。
カサ密度は低く、SiCl、−、2200cljrll
lnの場合には外周部でcLj f/ejl以下と非常
に低くなってhることがわかった。
実施例1 比較例1と同様の構成で第1図に示すように原料として
81EOr、を用いてガラス微粒子堆積体の製造を行っ
た。81m104.の流量は、生成されるガラス微粒子
8101の量が、BiCl2−22 Q OCC/ w
inの場合と同じKなるように設定した。
ガス流量としては、BiHO11= 2200 cc/
min 、H@ −2577G叫’ s Ol−457
7G叫’ eムrm14゜5//minであった。この
ときガラス微粒子堆積体2は、堆積速度五s r/mi
nで製造することができ収率は55%であった。また、
母材の割れはまったく発生せず、安定な製造を行なうこ
とができた。
得られた堆積体のカサ密度分布を第5図に示す。
母材周辺部でも約a、 2 t/cy?  のカサ密度
があシ、El i Oz、を用いた場合よシも硬く付着
させることができた。
実施例2 比較例1と同様の構成で原料としてB i O/、とS
iHO/sの混合ガスを用いてガラス微粒子堆積体の製
造を行った。
流量条件としては、SiCl4−500 vmin −
SiHO4s* 1700cr4/Win 、Ham 
28 //win 、 O,−451/min 、 A
rm15//minとした。このときの堆積速度は五1
f/minで収率は51%であった。実施例2に比べ多
少劣化したものの、母材自体は安定に製造することがで
きた。母材のカサ密度分布は第6図のようKなシ実施例
2に比べ(第5図)低くなった。
なお第5図及び第6図における点線部分は出発材の外周
をあられす。以上の実施例においては、5iHO#、を
用いた例を説明したが、EliHO/、に限らず、81
%04..8111E6などの発熱量の高い物質でもよ
い。また8 10 e、よシも反応熱の高い水素化合物
であればいずれも同様の効果を期待できる。さらにカサ
密度分布を調整するために上記原料のうち少なくとも2
つ以上の原料を混合して用いても有効である。またバー
ナーを2本以上用いた場合でも同様の効果を期待できる
(発明の効果) 本発明は石英系ガラス等の耐火性出発材の外周部にガラ
ス微粒子堆積体を形成する場合、大型母材を安定かつガ
ラス原料の付着収率を向上させて製造することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施態様を説明する図、第2図(a)
及び(ロ)は従来法における問題点を説明する図、 第3図は比較例1の方法を説明する図、第4図ないし第
6図は従来法又は本発明によ)得られたガラス微粒子堆
積体の無次元半径方向におけるカサ密度分布Cf/c、
?)を示すグラフであって、第4図は比較例1の場合、
第5図は実施例1の場合、第6図は実施例2の場合を示
す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自らの軸を回転軸として回転している実質的に円
    柱状或いは円筒状の出発材の片端近傍から、該出発材の
    外周部上にガラス微粒子合成用バーナーの火炎内にガラ
    ス原料を供給することにより発生させたガラス微粒子を
    堆積させ始め、該バーナーを出発材の軸と平行に相対的
    に移動させていくことにより、ガラス微粒子の堆積体を
    出発材の外周部に軸方向に形成していく方法に於いて、
    ガラス原料としてSiCl_4よりも反応熱の高いSi
    の水素化合物を用いてガラス微粒子堆積体を製造するこ
    とを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
  2. (2)SiCl_4よりも反応熱の高いSiの水素化合
    物として、SiHCl_3、SiH_2Cl_2、また
    はSiH_4を用いる特許請求の範囲第(1)項に記載
    されるガラス微粒子堆積体の製造方法。
  3. (3)SiHCl_3、SiH_2Cl_2、SiH_
    4のうちの少なくとも1以上の原料およびSiCl_4
    を混合して用いるガラス微粒子堆積体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009509354A (ja) * 2005-09-22 2009-03-05 ファイバー オプティクス リサーチ センター オブ ザ ルシアン アカデミー オブ サイエンス 1000〜1700nmの範囲の波長で動作する増幅光ファイバ、同製造方法、およびファイバレーザ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS542653A (en) * 1977-06-08 1979-01-10 Toshiba Corp Exposing device for color picture tube

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