KR100496448B1

KR100496448B1 - 알아이티 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100496448B1
Application number: KR10-2002-0033449A
Authority: KR
Inventors: 박지상; 박래혁; 권영일; 황석우
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2002-06-15
Filing date: 2002-06-15
Publication date: 2005-06-20
Also published as: KR20030095850A

Abstract

본 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법은 1차프리폼(10)을 보조튜브(20)에 삽입하고, 열을 가하여 보조튜브(20)를 용융시키면서 1차프리폼과 보조튜브를 접합하는 단계, 접합된 1차프리폼과 보조튜브를 2차튜브(60)에 삽입하고, 열을 가하여 용융된 보조튜브(20)를 2차튜브의 일단에 결합하여 2차튜브(60)의 개방된 단부 일측을 밀봉하는 단계, 상기 2차튜브(30)의 단부 타측에 진공펌프(70)를 연결하여 내부를 음압상태로 유지시키는 단계 및 열원을 이용하여 컬랩스하는 단계를 포함한다.

Description

알아이티 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법 및 장치{method of prevention of water generation in the jacketing tube during RIT and apparatus thereof}

본 발명은 RIT 공정에서의 경계지점 수분발생 방지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RIT 공정을 이용한 광섬유 모재의 생산공정에서 1차프리폼과 2차 튜브 경계상에 발생하는 수분을 방지하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광섬유를 제조하는데 널리 쓰이고 있는 것은 미국특허 US4217027호에 개시된 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)이다. 고순도의 광섬유를 제조할 수 있는 MCVD 공정에 대해 간략하게 설명하면, SiCl₄, GeCl₄, POCl₃ 등의 액체가 담긴 버블러에 산소가스를 통과시킨 후, 기화된 화학기체를 석영튜브 내부로 유입시킨다. 석영튜브의 내부에 유입된 화학기체는 외부의 열원인 토치에 의해 가열된 석영튜브 내부를 흐르다가 반응 조건에 도달하게 되면 다음과 같 화학반응을 일으키게 된다.

SiCl₄ ＋ O₂ →SiO₂ + 2Cl₂

GeCl₄ ＋ O₂ →GeO₂ + 2Cl₂

상기와 같은 화학반응으로 생성된 수트 SiO₂, GeO₂는 내부기체와 함께 이동하다가 열원에 의해 가열되지 않은 열원 전방구간에서 열영동력(thermophoretic Force)에 의해 튜브내부에 증착하게 된다. 열원이 진행함에 따라 수트증착층은 층을 이루게 되며, 열원이 튜브를 왕복운동할 때마다 화학기체의 조성을 달리함으로써 수트입자 증착층의 굴절율을 조절하게 된다. 상기와 같은 공정을 반복하여 원하는 수의 증착층이 형성되면 컬랩스(collapse) 공정, 열수축을 이용하여 내부의 빈공간을 제거하여 1차프리폼을 만든다.

상기의 MCVD 공법은 CVD, VAD 등과 같은 다른 광섬유 제조 방법에 비해 고순도의 증착이 가능하다는 장점이 있지만, 동일한 이유에서 제조할 수 있는 양은 한정되는 문제점이 있었다.

따라서, 광섬유의 수요증가로 인해 MCVD 공정의 생산성을 높이는 방법이 개발되기 시작하였고, 이러한 방법들 중의 하나가 RIT(Rod in Tube) 공정이다. RIT 공정은 MCVD 공법으로 제조된 1차프리폼에 클래드부분을 추가하는 것으로서, 1차프리폼을 1차프리폼의 외경보다 큰 내경을 갖는 2차튜브에 삽입하고 토치로 가열하면서 2차튜브를 열수축, 컬랩스시켜서 일체화하는 것이다. 이때, 열수축 속도를 높이기 위해서 1차프리폼과 2차튜브의 내부를 외부압 보다 낮은 음압상태로 유지하고 열원인 H₂/O₂ 토치를 사용한다. 하지만, 내부를 음압상태로 유지하면 일체화 속도는 빨라지지만 최종 프리폼의 순도가 나빠지는 문제점이 발생하였다. 즉, 열수축을 위해 H₂/O₂ 토치를 사용하고, 1차프리폼과 2차튜브의 내부를 음압상태로 유지하면 공정 초반에 1차프리폼과 2차튜브의 경계가 외부로 노출된 상태에서 토치의 화염이 1차프리폼과 2차튜브의 경계 내부로 유입되어 프리폼의 외벽과 튜브의 내벽에 수분이 응결된다. 이렇게 응결된 수분은 최종 프리폼의 제조시 불순물로 존재하게 되며, 특히 1385nm 파장대에서 OH^-기에 의해 발생되는 광손실을 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 보조튜브를 사용하여 1차프리폼과 2차튜브의 경계영역을 봉합함으로서 불순물의 생성 및 유입을 방지할 수 있는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법은 1차프리폼을 보조튜브에 삽입하고, 열을 가하여 보조튜브를 용융시키면서 1차프리폼과 보조튜브를 접합하는 단계, 접합된 1차프리폼과 보조튜브를 2차튜브에 삽입하고, 열을 가하여 용융된 보조튜브를 2차튜브의 일단에 결합하여 2차튜브의 개방된 단부 일측을 밀봉하는 단계, 상기 2차튜브의 단부 타측에 진공펌프를 연결하여 내부를 음압상태로 유지시키는 단계 및 열원을 이용하여 컬랩스하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 본 발명에 있어서 1차프리폼과 보조튜브의 접합은 보조튜브를 가열하여 용융시키면서 탄소봉을 사용하여 용융된 보조튜브의 일측을 1차프리폼에 밀착되도록 하며, 상기 2차튜브의 내부는 외부의 압력보다 낮은 음압상태로 유지되는 것을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 1차프리폼(10)과 보조튜브(20)의 결합을 나타낸 도면이다. 여기서, 1차프리폼(10)은 종래기술에 기술한 것과 같이 MCVD 공법을 사용하여 제조된 프리폼이며, 보조튜브(20)는 클래드층과 같은 석영관의 재질로서 내경은 1차프리폼(10)의 외경보다 크고 후술할 2차튜브의 내경보다 크게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 보조튜브(20)를 1차프리폼(10)에 접합하기 위해서는 먼저, 1차프리폼(10)을 접합할 보조튜브(20)에 삽입하여 고정한다. 이때, 1차프리폼(10)과 보조튜브(20)는 서로 평행하도록 척을 이용하여 고정하는 것이 바람직하며, 고정된 상태에서 1차프리폼(10)과 보조튜브(20)를 회전시키면서 보조튜브(20)의 외부에 열을 가한다. 바람직하게, 가열은 H₂/O₂ 토치(30)를 사용하는데, 토치(30)에 의해 가열된 보조튜브(20)는 그 끝단이 약 1900℃ 이상이 되어 용융 상태가 된다. 그러면, 탄소봉(40)을 사용하여 회전 중인 보조튜브(20)의 끝단을 사선으로 1차프리폼 쪽으로 천천히 눌러줌으로써 보조튜브(20)의 일단을 1차프리폼에 밀착시켜 접합시키게 된다. 이때, 접합된 보조튜브가 급작스럽게 식을 경우에는 깨질 우려가 있으므로, 약 5분간 1600℃ 정도로 어닐링 하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 접합 중에 사용된 탄소봉(40)은 고온에서 경도가 높고 산화정도가 적을 수록 좋은데, 본 발명에서는 미국 CARBONE LORRAINE사의 GRAPHITE GRADE CX2114를 이용하였다.

도 3은 본 발명에 따른 1차프리폼(10)과 접합된 보조튜브(20)를 척(50)에 고정되어 있는 2차튜브(60)에 접합하는 상태를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 1차프리폼(10)의 일단을 척(50)에 고정한 상태에서 2차튜브(60)에 서로 평행하도록 삽입하여 고정시킨다. 바람직하게는, 접합될 보조튜브(20)의 수직벽 종단과 2차튜브(60)의 개방된 종단을 서로 인접한 위치에 놓고, H₂/O₂ 토치(30)로 접합될 보조튜브의 종단을 약 1000℃ 이상으로 가열하여 용융시킨다. 가열후 어느 정도 보조튜브(20)의 수직벽 종단이 용융되어 점도가 낮아지면 1차프리폼(10)을 잡고 있는 척(50)을 소정간격 이동하여 2차튜브(60)에 물리적인 힘을 가하면서 접합한다. 본 발명에 따르면, 보조튜브(20)를 약 5mm 정도 2차튜브(60)에 가압하여 밀착시킴으로써 충분한 접합강도를 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 일측이 밀폐된 2차튜브(60)가 완성되면 타측에 진공펌프(70)를 사용하여 2차튜브의 내부를 음압상태로 유지하면서 컬랩스단계를 진행한다. 이를 나타낸 것이 도 4 및 도 5이다. 2차튜브(60)로 사용되는 석영관의 연화점은 약 1700℃이므로, 바람직하게는 1800 ~ 1900℃로 토치의 온도를 유지하면서 2차튜브를 가열하면 1차프리폼(10)과 2차튜브(20) 사이의 공간은 열수축에 의해 수축되면서 내부를 충진하게 된다. 따라서, 일측이 밀폐된 2차튜브(60)는 열수축반응을 가속화시키기 위해 내부를 음압상태로 유지해도 종래기술과 달리 외부의 불순물이 내부 유입되지 않는다. 컬랩스 공정을 마친 완성된 프리폼을 도 6에 나타내었다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법에 따르면, 보조튜브를 사용하여 1차프리폼과 2차튜브의 경계영역을 봉합함으로서 불순물의 생성 및 유입을 방지하며, 나아가 경계영역에서 발생하는 수분발생을 방지함으로서 수분기에 의한 광섬유의 손실을 줄일 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차프리폼과 보조튜브를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따라 1차프리폼에 보조튜브를 접합하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 1차프리폼과 접합된 보조튜브를 2차튜브에 접합하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 일측이 밀폐된 2차튜브의 내부를 음압상태로 유지하면서 컬랩스하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따라 제조된 프리폼을 나타낸 도면이다.

Claims

(a)1차프리폼(10)을 보조튜브(20)에 삽입하고, 열을 가하여 보조튜브(20)를 용융시키면서 1차프리폼과 보조튜브를 접합하는 단계;

(b)접합된 1차프리폼과 보조튜브를 2차튜브(60)에 삽입하고, 열을 가하여 용융된 보조튜브(20)를 2차튜브의 일단에 결합하여 2차튜브(60)의 개방된 단부 일측을 밀봉하는 단계;

(c)상기 2차튜브(30)의 단부 타측에 진공펌프(70)를 연결하여 내부를 음압상태로 유지시키는 단계;및

(d)열원을 이용하여 컬랩스하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법.
제 1항에 있어서,

상기 단계(a)에서 1차프리폼과 보조튜브의 접합은 보조튜브를 가열하여 용융시키면서 탄소봉(40)을 사용하여 용융된 보조튜브의 일측을 1차프리폼에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 방법.
코어와 클래드층을 가지는 1차프리폼(10);

상기 1차프리폼(10)이 내부에 삽입되도록 1차프리폼의 외경보다 큰 내경을 가지며, 열수축반응으로 1차프리폼(10)의 외주면에 결합되는 2차튜브(60);

상기 1차프리폼(10)과 2차튜브(60)의 양쪽 종단을 접합되어 2차튜브의 일측을 밀폐시키기 위한 보조튜브(20);및

상기 접합 및 열수축반응을 위한 토치(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 장치.
제 3항에 있어서,

상기 1차프리폼(10)과 보조튜브(20)의 접합은 보조튜브를 가열하여 용융시키면서 탄소봉(40)을 사용하여 용융된 보조튜브의 일측을 1차프리폼에 밀착되도록 하는것을 특징으로 하는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 열수축반응시 2차튜브(60)의 내부는 외부의 압력보다 낮은 음압상태로 유지하기 위한 진공펌프(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RIT 공정에서의 경계지점 수분 발생 방지 장치.