KR102612244B1

KR102612244B1 - A device capable of controlling cracks in silica soot through section-by-section heat quantity control

Info

Publication number: KR102612244B1
Application number: KR1020230033239A
Authority: KR
Inventors: 차수근
Original assignee: 비씨엔씨 주식회사
Priority date: 2023-03-14
Filing date: 2023-03-14
Publication date: 2023-12-11

Abstract

본 발명은 OVD 공정을 이용해 실린더 형상을 갖는 합성 쿼츠를 제조할 때 구간별 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 중심축을 기준으로 회전 운동을 수행하며 외주면에 증착면이 형성되는 맨드릴 및 상기 증착면을 따라 직선 왕복 운동을 수행하고, 실리카 수트를 증착시키는 메인 버너를 포함하고, 상기 합성 쿼츠를 내주면에서부터 외주면까지의 구간을 두께에 따라 복수의 구간으로 구획한 다음, 상기 메인 버너는 상기 복수의 구간 별 열량을 달리하는 구간별 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 증착 구간을 두께별로 구획하고 각 구간별 열량을 달리 함으로써 맨드릴과 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 발생할 수 있는 크랙, 필링 또는 돌기 등을 미연에 방지할 수 있고, 특히, 금속 재질로 구비되는 맨드릴과 다공성 재질의 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 발생하는 문제를 구간 별 열량을 달리하여 증착함으로써 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.The present invention relates to a device that can control cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat control when manufacturing synthetic quartz having a cylindrical shape using the OVD process. It performs rotational movement about the central axis and deposits on the outer peripheral surface. It includes a mandrel on which a surface is formed and a main burner that performs a linear reciprocating motion along the deposition surface and deposits a silica suit, dividing the section from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the synthetic quartz into a plurality of sections according to thickness. , the main burner provides a device that can control cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat amount control that varies the heat amount for each of the plurality of sections. According to the present invention, by dividing the deposition section by thickness and varying the amount of heat for each section, cracks, peeling, or protrusions that may occur due to differences in thermal conductivity between the mandrel and the silica suit can be prevented in advance, and in particular, metal materials The problem caused by the difference in thermal conductivity between the mandrel and the porous silica suit can be solved by depositing a different amount of heat for each section.

Description

A device that can control cracks in large-diameter silica soot through section-by-section heat control {A DEVICE CAPABLE OF CONTROLLING CRACKS IN SILICA SOOT THROUGH SECTION-BY-SECTION HEAT QUANTITY CONTROL}

본 발명은 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는 구간별 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot. More specifically, it relates to a device that can control cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat control.

합성 쿼츠의 제조 기술을 통해 제조된 정형화된 벌크 형태의 대형 합성 쿼츠를 이용해 합성 쿼츠링과 같은 다른 제품을 만들기 위해서는 링(Ring)이나 실린더(Cylinder) 형태로 가공하게 되는데, 이때 가공하는 과정에서 중심을 드릴링하는 별도의 코어 드릴(Core Drill)작업을 거쳐야 하며, 작업 후 내부 자재는 폐기물로 처리되는 등 복잡한 가공공정이 필요하고, 소재의 손실이 매우 커서 생산 단가가 높다.In order to make other products such as synthetic quartz rings using standardized bulk large-sized synthetic quartz manufactured through synthetic quartz manufacturing technology, it is processed into a ring or cylinder shape. A separate core drilling operation must be performed to drill the core, and a complex processing process is required, with internal materials being disposed of as waste after the operation. The production cost is high because material loss is very large.

따라서, 실린더 형태로 제조하는 방법을 통해 코어링 등의 복잡한 과정을 생략하고 내부 자재가 낭비되는 것을 방지하여 생산성을 증대하고 비용을 절감하기 위해 OVD(Outside Vapor Deposition, 외부 증착) 공정을 통해 실린더 형상의 합성 쿼츠를 제조한다.Therefore, in order to increase productivity and reduce costs by omitting complex processes such as coring and preventing waste of internal materials through manufacturing in a cylindrical shape, the OVD (Outside Vapor Deposition) process is used to reduce costs. manufactures synthetic quartz.

OVD 공정은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동을 수행하는 맨드릴 외주면의 증착면에 원료와 화염을 통해 실리카 수트를 증착시키는 버너를 통해 실린더 형상의 합성 쿼츠를 제조할 수 있다.The OVD process can produce cylinder-shaped synthetic quartz through a burner that deposits silica soot through raw materials and flame on the deposition surface of the outer peripheral surface of a mandrel that is provided in the shape of a bar and performs rotational movement about its central axis.

이러한 합성 쿼츠의 제조 과정에서는 맨드릴의 열 전도도 차이와 맨드릴의 외주면에 증착된 증착물의 표면의 열 전도도 차이로 인해 증착 과정 초기와 중기 후기 과정에서의 열 전도도가 수시로 변화되고, 이러한 환경적 요소로 인해 버너로 동일한 온도로 지속적으로 증착을 수행하는 경우 증착되는 실리카 수트에 크랙이나 필링 등 다양한 불량이 발생할 수 있다.In the manufacturing process of such synthetic quartz, the thermal conductivity in the early and middle stages of the deposition process changes frequently due to differences in the thermal conductivity of the mandrel and the surface thermal conductivity of the deposit deposited on the outer peripheral surface of the mandrel, and due to these environmental factors, If deposition is continuously performed at the same temperature with a burner, various defects such as cracks or peeling may occur in the deposited silica suit.

선행문헌1: 대한민국 등록특허 제10-0402847호(2003.05.12. 공개)Prior Document 1: Republic of Korea Patent No. 10-0402847 (published on May 12, 2003) 선행문헌2: 대한민국 등록특허 제10-0426394호(2003.05.09. 공개)Prior Document 2: Republic of Korea Patent No. 10-0426394 (published on May 9, 2003)

본 발명의 기술적 과제는 맨드릴과 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 증착 초반과 중반 및 후반에서 서로 다른 열량으로 증착됨으로써 크랙, 필링 또는 돌기 등이 발생하는 문제를 해결하고자 하는 것이다.The technical problem of the present invention is to solve the problem of cracks, peeling, or protrusions occurring due to different heat amounts being deposited at the beginning, middle, and end of the deposition due to the difference in thermal conductivity between the mandrel and the silica suit.

특히, 금속 재질로 구비되는 맨드릴과 다공성 재질의 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 발생하는 문제를 해결하고자 하는 것이다.In particular, the goal is to solve problems caused by differences in thermal conductivity between a mandrel made of metal and a silica suit made of porous material.

본 발명의 일 양태에 따르면, OVD 공정을 이용해 실린더 형상을 갖는 합성 쿼츠를 제조할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동을 수행하며 외주면에 증착면이 형성되는 맨드릴 및 상기 증착면을 따라 직선 왕복 운동을 수행하고, 실리카 수트를 증착시키는 메인 버너를 포함하고, 상기 합성 쿼츠를 내주면에서부터 외주면까지의 구간을 두께에 따라 복수의 구간으로 구획한 다음, 상기 메인 버너는 상기 복수의 구간 별 열량을 달리하는 구간별 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, it relates to a device capable of manufacturing synthetic quartz having a cylindrical shape using an OVD process, comprising a mandrel that is provided in the shape of a rod, performs a rotational movement about a central axis, and has a deposition surface formed on the outer peripheral surface. and a main burner that performs a linear reciprocating motion along the deposition surface and deposits silica soot, dividing the synthetic quartz into a plurality of sections according to thickness from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface, and then the main burner Provided is a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat quantity control that varies the heat quantity for each of the plurality of sections.

또한, 상기 맨드릴은 금속 재질로 구비되고, 상기 합성 쿼츠는 다공성 구조일 수 있다.Additionally, the mandrel may be made of a metal material, and the synthetic quartz may have a porous structure.

또한, 상기 합성 쿼츠는 내주면에서 부터 0mm 내지 5mm까지의 제 1 구간, 상기 제 1 구간에서부터 5mm 내지 10mm까지의 제 2 구간 및 상기 제 2 구간에서부터 20mm 이내의 두께를 갖는 제 3 구간으로 구획되고, 상기 메인 버너는 상기 제 1 구간, 상기 제 2 구간 및 상기 제 3 구간을 따라 순차적으로 열량이 변경될 수 있다.In addition, the synthetic quartz is divided into a first section from 0 mm to 5 mm from the inner peripheral surface, a second section from 5 mm to 10 mm from the first section, and a third section with a thickness of less than 20 mm from the second section, The main burner may change the amount of heat sequentially along the first section, the second section, and the third section.

또한, 상기 메인 버너는 상기 제 1 구간에서 열량이 0.2 %/min 내지 1 %/min으로 감소되고, 상기 제 2 구간에서 열량이 0.05 %/min 내지 0.5 %/min으로 감소되며, 상기 제 3 구간에서 열량이 0 %/min 내지 0.5 %/min으로 감소될 수 있다.In addition, the main burner reduces the amount of heat to 0.2%/min to 1%/min in the first section, reduces the amount of heat to 0.05%/min to 0.5%/min in the second section, and reduces the amount of heat to 0.05%/min to 0.5%/min in the third section. The amount of heat can be reduced from 0%/min to 0.5%/min.

또한, 상기 복수의 구간 중 상기 맨드릴의 상기 증착면에 가해지는 열량은 5% 내지 20 %/min 로 감소될 수 있다.Additionally, the amount of heat applied to the deposition surface of the mandrel among the plurality of sections may be reduced to 5% to 20%/min.

본 발명에 따르면 증착 구간을 두께별로 구획하고 각 구간별 열량을 달리 함으로써 맨드릴과 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 발생할 수 있는 크랙, 필링 또는 돌기 등을 미연에 방지할 수 있다.According to the present invention, by dividing the deposition section by thickness and varying the amount of heat in each section, cracks, peeling, or protrusions that may occur due to differences in thermal conductivity between the mandrel and the silica suit can be prevented in advance.

특히, 금속 재질로 구비되는 맨드릴과 다공성 재질의 실리카 수트 간의 열 전도도 차이로 인해 발생하는 문제를 구간 별 열량을 달리하여 증착함으로써 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.In particular, the problem caused by the difference in thermal conductivity between the mandrel made of metal and the silica suit made of porous material can be solved by depositing a different amount of heat for each section.

도 1은 본 발명의 각 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 도면 a는 사시도이고, b는 측면에서 바라본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 각 실시예에 따른 사이드 버너의 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 사이드 버너를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사이드 버너의 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 실리카 수트가 증착되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 실리카 수트가 증착되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 제 2 실시예에 따른 힐링 증착 패스 공정을 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 실리카 수트가 레이어 단위로 증착되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 추가적인 제 3 실시예에 따른 증착 레이어 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 실리카 수트가 레이어 단위로 적층되는 것을 나타낸 도면으로서, 그 두께를 표현한 도면이다.
도 7은 본 발명의 추가적인 제 4 실시예에 따른 구간별 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치를 나타낸 도면으로서, 제 1 구간, 제 2 구간 및 제 3 구간을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot according to each embodiment of the present invention, where a is a perspective view and b is a cross-sectional view viewed from the side.
Figure 2 is a diagram showing a device that can control cracks in large-diameter silica soot by controlling the heat quantity of the side burner according to each embodiment of the present invention, and is a diagram showing the side burner.
Figure 3 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through heat control of the side burner according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram showing silica soot being deposited.
Figure 4 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot according to each embodiment of the present invention, and is a diagram showing silica soot being deposited.
Figure 5 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through a healing deposition pass process according to a second additional embodiment of the present invention, and is a diagram showing silica soot being deposited layer by layer.
Figure 6 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit through deposition layer control according to a third additional embodiment of the present invention, and is a diagram showing the silica suit being stacked in layers, the thickness of which is This is a drawing expressed.
Figure 7 is a diagram showing a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat control according to a fourth additional embodiment of the present invention, showing the first section, second section, and third section. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments disclosed below. In addition, in order to clearly disclose the present invention in the drawings, parts not related to the present invention are omitted, and identical or similar symbols in the drawings indicate identical or similar components.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.The purpose and effect of the present invention can be naturally understood or become clearer through the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited to the following description.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The purpose, features and advantages of the present invention will become clearer through the following detailed description. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1을 참고하면, 합성 쿼츠(10)의 제조 기술을 통해 제조된 정형화된 벌크 형태의 대형 합성 쿼츠(10)를 이용해 합성 쿼츠(10)링과 같은 다른 제품을 만들기 위해서는 링(Ring)이나 실린더(Cylinder) 형태로 가공하게 되는데, 이때 가공하는 과정에서 중심을 드릴링하는 별도의 코어 드릴(Core Drill)작업을 거쳐야 하며, 작업 후 내부 자재는 폐기물로 처리되는 등 복잡한 가공공정이 필요하고, 소재의 손실이 매우 커서 생산 단가가 높다. 따라서, 실린더 형태로 제조하는 방법을 통해 코어링 등의 복잡한 과정을 생략하고 내부 자재가 낭비되는 것을 방지하여 생산성을 증대하고 비용을 절감하기 위해 OVD(Outside Vapor Deposition, 외부 증착) 공정을 통해 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조한다.Referring to Figure 1, in order to make other products such as a synthetic quartz (10) ring using large synthetic quartz (10) in a standardized bulk form manufactured through the manufacturing technology of synthetic quartz (10), a ring or cylinder is required. It is processed into a (cylinder) form, and in this case, a separate core drilling operation that drills the center must be performed during the processing process. After the operation, a complex processing process is required, such as the internal material being disposed of as waste, and the material's The loss is very large, so the production cost is high. Therefore, in order to increase productivity and reduce costs by omitting complex processes such as coring and preventing waste of internal materials through manufacturing in a cylindrical shape, the OVD (Outside Vapor Deposition) process is used to reduce costs. To produce synthetic quartz (10).

OVD 공정은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하는 맨드릴(100) 외주면의 증착면(101)에 원료와 화염을 통해 실리카 수트(10)를 증착시키는 버너를 통해 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 수 있다. 다만, 비교적 크기가 큰 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 구간마다의 열량 차이, 크기에 따른 열 전도도 차이나, 버너에서 발생되는 열량이나 원료 량 등의 미세한 차이로 인해 크랙이나 필링이 발생하거나, 돌기 등의 불량이 발생한다.The OVD process is a cylinder-shaped burner that deposits silica soot 10 through raw materials and flame on the deposition surface 101 of the outer peripheral surface of the mandrel 100, which is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis. of synthetic quartz (10) can be manufactured. However, when manufacturing relatively large cylindrical synthetic quartz (10), cracks or peeling may occur due to differences in the amount of heat for each section, differences in thermal conductivity depending on the size, or subtle differences in the amount of heat or raw material generated from the burner. Otherwise, defects such as protrusions may occur.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치는 사이드 버너의 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 상세하게, 사이드 버너의 열량 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치는 100mm 이상의 내경(ID)을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 증착 시 실리카 수트(10)의 크랙 또는 필링을 제어하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하는 맨드릴(100) 외주면의 증착면(101)에 원료와 화염을 통해 실리카 수트(10)를 증착시키는 메인 버너(200), 증착면(101)의 단부에 실리카 수트(10)를 증착시키는 사이드 버너(300)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 2 and 3, the device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot according to the first embodiment of the present invention relates to a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through heat control of the side burner. In detail, a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through heat control of the side burner is used to prevent cracks in the silica soot 10 when depositing cylindrical synthetic quartz 10 with an internal diameter (ID) of 100 mm or more. Or, it relates to a device that controls peeling. The present invention is a main burner (200) that deposits silica soot (10) through raw materials and flame on the deposition surface (101) of the outer peripheral surface of the mandrel (100), which is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis. , It may include a side burner 300 for depositing the silica soot 10 on the end of the deposition surface 101.

맨드릴(100)은 막대 형상으로 구비되어 회전 운동(M1)을 수행하며, 맨드릴(100)의 외주면에 증착물이 증착되는 구성이다. 상세하게, 맨드릴(100)은 외부 동력원과 연결됨으로써 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)되도록 구비된다. 맨드릴(100)은 다각 기둥 또는 원 기둥 등 다양한 형상으로 구비될 수 있으나, 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조하기 위해 원 기둥 형상으로 구비하는 것이 바람직하다. 맨드릴(100)은 외주면에 위치된 증착면(101)에 메인 버너(200)와 사이드 버너(300) 등에 의해 증착물이 증착된다. 여기서 증착물은 합성 쿼츠(10)를 정착시켜 맨드릴(100)의 증착면(101)을 따라 증착된 수트체를 의미한다. 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착 시, 메인 버너(200) 또는 사이드 버너(300)가 고정된 상태에서 맨드릴(100)이 회전 운동(M1)되는 것을 기준으로 설명하였으나, 맨드릴(100)이 고정되고 버너가 맨드릴(100)의 증착면(101)을 향하도록 이동되어 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현할 수도 있다. 본 발명에서는 맨드릴(100)은 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하고, 메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동(M2)을 수행하는 것을 기준으로 설명한다. 상기와 같은 맨드릴(100)은 일체형으로 형성될 수 있으나, 관 형상으로 구비되어 외주면에 증착면(101)이 형성되는 증착부(110)와 증착부(110)에 결합되어 회전 운동(M1)을 수행하는 회전부(120)를 포함할 수 있다. 맨드릴(100)이 일체로 구비되는 경우 지속/반복적인 사용을 위해 금속 재질로 구비될 수 있다. 또한, 맨드릴(100)이 증착부(110)와 회전부(120)로 구분되어 구비되는 경우 서로 다른 재질로 구비되거나, 동일한 재질로 구비될 수 있으며, 서로 다른 재질로 구비되는 경우 증착부(110)는 고정 후반에 증착물의 분리를 원할하게 도모하기 위해 열 팽창계수가 크고 고온에서 사용하기 용이한 고온 저항성이 있는 금속 소재로 구비될 수 있다. 상세하게, 증착부(110)는 스테인레스 스틸(SUS), 티타늄, 텅스텐, 티켈, 인코넬 또는 하스텔로이 등의 재질 중 어느 하나로 구비될 수 있다. 회전부(120)의 경우 금속 또는 SiC, Al203, Si3N4, Zr02 중 어느 하나의 조합을 가지는 세라믹 재질로 구비될 수 있다.The mandrel 100 is provided in a rod shape and performs a rotational movement (M1), and a deposit is deposited on the outer peripheral surface of the mandrel 100. In detail, the mandrel 100 is connected to an external power source and is provided to rotate (M1) about the central axis. The mandrel 100 may be provided in various shapes such as a polygonal pillar or a circular pillar, but it is preferably provided in a circular pillar shape in order to manufacture the cylindrical synthetic quartz 10. A deposit is deposited on the deposition surface 101 located on the outer peripheral surface of the mandrel 100 by the main burner 200 and the side burner 300. Here, the deposit refers to a soot body deposited along the deposition surface 101 of the mandrel 100 by fixing the synthetic quartz 10. When depositing the silica suit 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100, the mandrel 100 rotates (M1) while the main burner 200 or the side burner 300 is fixed. As described, the mandrel 100 may be fixed and the burner may be moved toward the deposition surface 101 of the mandrel 100 to deposit the silica soot 10. In the present invention, the mandrel 100 performs a rotational movement (M1) about the central axis, and the main burner 200 performs a linear reciprocating movement (M2) along the longitudinal direction of the mandrel 100. . The mandrel 100 as described above may be formed as an integral piece, but is provided in a tubular shape and is coupled to the deposition portion 110 on which the deposition surface 101 is formed on the outer circumferential surface to perform rotational movement (M1). It may include a rotating unit 120 that operates. When the mandrel 100 is provided as one piece, it may be made of a metal material for continuous/repeated use. In addition, when the mandrel 100 is provided separately into the deposition part 110 and the rotation part 120, they may be made of different materials or may be made of the same material, and if they are made of different materials, the deposition part 110 It can be made of a metal material with a high thermal expansion coefficient and high temperature resistance that is easy to use at high temperatures in order to facilitate the separation of the deposited material at the end of fixation. In detail, the deposition portion 110 may be made of any one of materials such as stainless steel (SUS), titanium, tungsten, Tikel, Inconel, or Hastelloy. The rotating part 120 may be made of metal or ceramic material having a combination of any one of SiC, Al2O3, Si3N4, and ZrO2.

메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키는 구성으로서, 전구체 공급부(250)로부터 공급된 원료가 증착되도록 화염을 제공하는 구성이다. 본 발명에서는 메인 버너(200)와 전구체 공급부(250)가 일체로 형성되는 것을 기준으로 설명한다. 메인 버너(200)는 증착면(101)을 바라보는 방향으로서 증착면(101)과 수직하는 방향으로 형성될 수 있으며, 메인 버너(200)는 회전 운동(M1)하는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 또는, 메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 복수개 배열되도록 구비됨으로써 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 메인 버너(200)는 소정의 연료량을 지속적으로 투입 받아 이를 연소시키도록 구비되고, 화염과 함께 증착에 도움될 수 있는 비활성기체 등의 가스가 함께 배출되도록 할 수 있다. 이러한 메인 버너(200)에서 발생하는 화염은 밀도차 및 분사 방향을 고려하여 화염이 상측을 향한다. 따라서, 이를 용이하게 제어하기 위해 메인 버너(200)는 지면 방향인 하측 방향에서 지상 방향인 상측 방향으로 수직한 방향을 향하도록 할 수 있다. 이때, 맨드릴(100)의 중심축을 수평 방향으로서 지면과 평행되도록 구비하는 것은 당연하다.The main burner 200 is a component that deposits the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 and provides a flame so that the raw material supplied from the precursor supply unit 250 is deposited. The present invention will be described based on the fact that the main burner 200 and the precursor supply unit 250 are formed integrally. The main burner 200 may be formed in a direction perpendicular to the deposition surface 101 in a direction facing the deposition surface 101, and the main burner 200 may be formed in the longitudinal direction of the mandrel 100 that rotates (M1). It can be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 by performing a linear reciprocating motion (M2) along . Alternatively, the main burner 200 may be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 by being provided in a plurality of arrays along the longitudinal direction of the mandrel 100. The main burner 200 is equipped to continuously receive a predetermined amount of fuel and combust it, and can discharge gases such as inert gas that may be helpful for deposition along with the flame. The flame generated from the main burner 200 is directed upward in consideration of the density difference and injection direction. Therefore, in order to easily control this, the main burner 200 can be oriented vertically from the lower direction, which is the ground direction, to the upper direction, which is the ground direction. At this time, it is natural to have the central axis of the mandrel 100 parallel to the ground in a horizontal direction.

일례로, 메인 버너(200)는 비교적 큰 크기를 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 때 실리카 수트(10)의 크랙을 최소화하기 위해 메인 버너(200)로부터 증착물에 가해지는 열량을 제어할 수 있다. 상세하게, 메인 버너(200)는 실리카 수트(10)의 원주 길이 1mm 당 0.2 kJ/min 내지 0.8 kJ/min 의 열량을 공급하도록 구현할 수 있다. 메인 버너(200)의 열량을 상기와 같이 구현하는 경우, 후술하는 사이드 버너(300)의 경우 증착면(101)의 단부에 가해지는 열량을 0.7 kJ/min 내지 2.5 kJ/min의 열량이 가해지도록 구현할 수 있으며, 사이드 버너(300)의 경우 상세히 후술하기로 한다.For example, the main burner 200 controls the amount of heat applied to the deposit from the main burner 200 to minimize cracks in the silica soot 10 when manufacturing cylindrical synthetic quartz 10 having a relatively large size. can do. In detail, the main burner 200 may be implemented to supply a heat amount of 0.2 kJ/min to 0.8 kJ/min per 1 mm of the circumferential length of the silica soot 10. When the heat quantity of the main burner 200 is implemented as above, in the case of the side burner 300, which will be described later, the heat quantity applied to the end of the deposition surface 101 is set to be 0.7 kJ/min to 2.5 kJ/min. It can be implemented, and the side burner 300 will be described in detail later.

전구체 공급부(250)는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 전구체인 원료를 공급하는 구성이다. 전구체 공급부(250)는 고체 또는 액상으로 구비된 전구체가 공급되며, 이를 기화시킬 수 있는 구조를 더 포함하도록 구비하거나, 기화된 전구체를 저장했다 공급하는 방식 등으로 구현될 수 있다. 전구체를 기체 또는 에어로졸 형태로 기화시키기 위해 초음파 진동 또는 히터 등이 더 구비될 수도 있다.The precursor supply unit 250 supplies a raw material, which is a precursor, to the deposition surface 101 of the mandrel 100. The precursor supply unit 250 supplies a solid or liquid precursor, and may further include a structure capable of vaporizing the precursor, or may be implemented by storing and supplying the vaporized precursor. Ultrasonic vibration or a heater may be further provided to vaporize the precursor into a gas or aerosol form.

사이드 버너(300)는 증착면(101)의 각 양단부에 실리카 수트(10)를 증착시켜 합성 쿼츠(10)를 형성하는 구성이다. 메인 버너(200)는 실리카 수트(10)를 증착할 때 맨드릴(100)과 수직한 방향으로 회전 운동(M1) 및 직선 왕복 운동(M2)을 통해 실리카 수트(10)를 증착하는데, 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조하기 때문에 양 끝단의 경우 메인 버너(200)만으로 실리카 수트(10)를 증착할 때에는 그 모서리에 증착되는 실리카 수트(10)의 양이 비교적 적어 양 끝단 모서리가 각진 모따기(Chamfer) 형상 또는 호 형의 모깍기(Fillet) 형상으로 실리카 수트(10)가 증착될 수 있고, 이러한 경우 제조된 합성 쿼츠(10)가 미리 지정한 규격 외에 부분은 사용할 수 없기 때문에 사용할 수 있는 회수율이 적어진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 사이드 버너(300)를 통해 맨드릴(100)의 단부를 향하도록 실리카 수트(10)를 증착시킴으로써 위와 같은 문제를 최소화할 수 있다. 사이드 버너(300)는 맨드릴(100)의 중심축과 평행하거나, 80도 각도 이내를 이루도록 할 수 있다. 사이드 버너(300)가 맨드릴(100)의 단부를 향하는 각도는 제조하려는 합성 쿼츠(10)의 내직경(ID) 또는 외직경(OD)의 크기에 따라 다양한 각도와 거리로 구비되도록 할 수 있다.The side burner 300 is configured to form synthetic quartz 10 by depositing silica soot 10 on both ends of the deposition surface 101. When depositing the silica suit 10, the main burner 200 deposits the silica suit 10 through a rotational movement (M1) and a linear reciprocating movement (M2) in a direction perpendicular to the mandrel 100, and has a cylindrical shape. Since synthetic quartz 10 is manufactured, when depositing silica soot 10 at both ends using only the main burner 200, the amount of silica soot 10 deposited at the corners is relatively small, so the corners at both ends are angled ( The silica soot 10 may be deposited in a chamfer shape or an arc-shaped fillet shape, and in this case, the manufactured synthetic quartz 10 cannot be used in parts other than those specified in advance, so the usable recovery rate is low. It becomes less. To solve this problem, the above problem can be minimized by depositing the silica suit 10 toward the end of the mandrel 100 through the side burner 300. The side burner 300 may be parallel to the central axis of the mandrel 100 or may be formed within an 80 degree angle. The angle at which the side burner 300 faces the end of the mandrel 100 can be provided at various angles and distances depending on the size of the inner diameter (ID) or outer diameter (OD) of the synthetic quartz 10 to be manufactured.

상세하게, 사이드 버너(300)는 맨드릴(100)의 중심축과 평행 내지 80도 이내의 각도를 이루면서 맨드릴(100)의 양쪽 측면부를 향해 화염의 일부 또는 전부를 공급하게 된다. 상세하게, 맨드릴(100)의 중심축과 평행 내지 45도 이내의 각도를 이루면서 증착부(110)의 양쪽 끝단을 향해 화염의 일부 또는 전부를 공급하도록 하는 경우, 해당 각도를 사용하는 사이드 버너(300)를 적절히 배치하여 증착부(110) 양 끝단까지 증착된 형상의 증착물(10)을 형성할 수 있다. 또한, 맨드릴(100)의 중심축과 30도 내지 80도의 각도를 이루면서 맨드릴(100)의 양쪽 측면을 향해 화염의 일부 또는 전부를 공급하도록 하는 경우, 해당 각도를 사용하는 사이드 버너(300)를 적절히 배치하여 측면에 테이퍼 형상의 증착물(10)을 형성할 수 있다.In detail, the side burner 300 supplies part or all of the flame toward both side surfaces of the mandrel 100 while being parallel to the central axis of the mandrel 100 and forming an angle within 80 degrees. In detail, when supplying part or all of the flame toward both ends of the deposition portion 110 while forming an angle between parallel to the central axis of the mandrel 100 and within 45 degrees, the side burner 300 using the angle ) can be appropriately arranged to form a deposit 10 having a shape deposited to both ends of the deposition portion 110. In addition, when supplying part or all of the flame toward both sides of the mandrel 100 while forming an angle of 30 to 80 degrees with the central axis of the mandrel 100, the side burner 300 using the angle must be appropriately installed. By placing it, a tapered deposit 10 can be formed on the side.

종래의 경우 증착면(101) 각 단부에 형성되는 합성 쿼츠(10)의 크랙을 방지하기 위해 중심 방향 지름보다 단부 방향의 지름이 작은 크기를 갖는 형상인 테이퍼 형상으로 합성 쿼츠(10)를 제조함으로써 크랙을 방지하곤 하였다. 비교적 작은 크기를 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)의 경우 테이퍼 형상만으로 어느 정도 크랙을 방지할 수 있었으나, 크기가 큰 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)의 경우 테이퍼 형상만으로는 크랙 제어가 어려운 문제가 있다. 또한, 테이퍼 형상으로 크랙을 제어하게 되면 테이퍼 형상을 갖는 길이만큼은 미리 지정한 규격에 미치지 못한 규격을 갖기 때문에 그 만큼의 사용할 수 있는 합성 쿼츠(10)의 유효 길이에 대한 손해가 발생하는 문제가 있다.In the conventional case, in order to prevent cracks in the synthetic quartz 10 formed at each end of the deposition surface 101, the synthetic quartz 10 is manufactured in a tapered shape in which the diameter in the end direction is smaller than the diameter in the center direction. It used to prevent cracks. In the case of relatively small cylinder-shaped synthetic quartz (10), cracks could be prevented to some extent only with the tapered shape, but in the case of large cylinder-shaped synthetic quartz (10), there is a problem in that it is difficult to control cracks only with the taper shape. . In addition, when cracks are controlled in a tapered shape, there is a problem that damage occurs to the effective length of the synthetic quartz 10 that can be used because the length of the tapered shape does not meet the pre-designated standard.

특히, 내경(ID)이 100mm 이상의 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 때, 실리카 수트(10)에서 발생할 수 있는 크랙이나 필링 등이 더 발생할 수 있다. 상세하게, 내경(ID)이 100mm 이상의 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)의 경우 그 원주가 314mm 이상으로 길어짐으로써 형상 등을 제어하는 방법만으로는 크랙이나 필링이 발생하는 문제를 제어하기 어려웠다. 이러한 크랙은 실리카 수트(10)의 메인 버너(200)가 위치된 중심 방향보다, 메인 버너(200)가 균일한 열량을 가하기 어려운 부분인 각 끝 단부에 크랙이나 필링 등의 문제가 특히 자주 발생하곤 한다.In particular, when manufacturing cylindrical synthetic quartz 10 with an internal diameter (ID) of 100 mm or more, cracks or peeling that may occur in the silica soot 10 may further occur. In detail, in the case of the cylindrical synthetic quartz 10 with an internal diameter (ID) of 100 mm or more, the circumference of the cylinder became longer than 314 mm, making it difficult to control the problem of cracks or peeling by only controlling the shape. Problems such as cracks or peeling occur particularly frequently at each end, where it is difficult for the main burner 200 to apply a uniform amount of heat, rather than in the center direction where the main burner 200 of the silica suit 10 is located. do.

이러한 문제를 해결하기 위해 내경(ID)이 100mm 이상의 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 사이드 버너(300)의 열량을 원주 1mm 당 0.7 내지 2.5 kJ/min의 열량을 공급하도록 할 수 있다. 비교적 대구경으로 구분되는 100mm 이상의 내경(ID)을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)의 경우 사이드 버너(300)의 역할을 통해 크랙이나 필링 등의 발생하는 문제를 최소화할 수 있다. 상세하게, 사이드 버너(300)의 열량을 원주인 1mm 당 0.7kJ/min 내지 2.5 kJ/min의 열량을 공급하도록 수행하는 경우 제조된 합성 쿼츠(10)에서 크랙이나 필링 등의 문제를 최소화할 수 있는 수치이다. 사이드 버너(300)의 열량을 1mm 당 0.7 kJ/min 이하로 하는 경우 크랙이 발생할 수 있으며, 2.5 kJ/min 이상으로 하는 경우 과다 열량 공급으로 인해 밀도 편차가 커짐으로써 크랙이 발생할 수 있다. 일례로, 사이드 버너(300)는 1mm 당 1.6 kJ/min 의 열량을 공급하도 설정할 수 있다.To solve this problem, when manufacturing cylindrical synthetic quartz 10 with an internal diameter (ID) of 100 mm or more, the heat amount of the side burner 300 can be supplied at 0.7 to 2.5 kJ/min per 1 mm of circumference. . In the case of cylindrical synthetic quartz 10 with an internal diameter (ID) of 100 mm or more, which is classified as a relatively large diameter, problems such as cracks or peeling can be minimized through the role of the side burner 300. In detail, when the side burner 300 is supplied with a heat amount of 0.7 kJ/min to 2.5 kJ/min per 1 mm of the circumference, problems such as cracks or peeling in the manufactured synthetic quartz (10) can be minimized. It's a shame. If the heat quantity of the side burner 300 is set to less than 0.7 kJ/min per 1 mm, cracks may occur, and if the heat quantity of the side burner 300 is set to more than 2.5 kJ/min, cracks may occur due to increased density deviation due to excessive heat supply. For example, the side burner 300 can be set to supply heat of 1.6 kJ/min per 1 mm.

[실험 1][Experiment 1]

실험 1을 통해 1mm 당 사이드 버너의 열량을 각기 달리하여 수트체를 형성하였다. 조건1은 0.5 kJ/min으로, 조건2는 1.2 kJ/min으로, 조건3은 3.0 kJ/min으로 수트체를 형성하여 이를 관찰하였다.Through Experiment 1, a soot body was formed by varying the amount of heat of the side burners per 1 mm. Condition 1 was observed at 0.5 kJ/min, condition 2 was at 1.2 kJ/min, and condition 3 was at 3.0 kJ/min to form a soot body.

조건2의 사이드 버너 열량 1.2 kJ/min으로 열량 공급 시 끝단에 열에 의한 돌기가 생성되면서 밀도가 높은 수트체 형성이 되어 크랙이 예방된 것을 알 수 있다.It can be seen that when heat was supplied to the side burner under condition 2 at a heat rate of 1.2 kJ/min, heat-induced protrusions were created at the ends, forming a high-density soot body, thereby preventing cracks.

다만, 조건1의 사이드 버너 열량 0.5 kJ/min으로 열량 공급 시 끝단이 매끈한 형태의 수트체 형성이 되어 일정 두께이상 증착 시 크랙이 발생하게 되었고, 조건3의 3.0 kJ/min으로 열량 공급 시 끝단뿐만 아니라 내측까지 다수의 돌기가 형성되어 과밀도에 의한 크랙이 유발되는 것을 알 수 있었다. 따라서, 실험1을 통해 사이드 버너(300)의 열량을 원주 1mm 당 0.7 내지 2.5 kJ/min의 열량을 공급하도록 하는 것이 가장 바람직한 수치인 것을 확인할 수 있었다.However, when heat was supplied to the side burner at a heat rate of 0.5 kJ/min in condition 1, a soot body was formed with a smooth end, and cracks occurred when deposited over a certain thickness, and when heat was supplied at 3.0 kJ/min in condition 3, not only the ends were damaged. Instead, it was found that a number of protrusions were formed even on the inside, causing cracks due to overdensity. Therefore, through Experiment 1, it was confirmed that the most desirable value is to set the heat quantity of the side burner 300 to supply 0.7 to 2.5 kJ/min per 1 mm of circumference.

도 4 및 도 5을 참고하면, 본 발명의 추가적인 제 2 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치는 힐링 증착 패스 공정을 통한 대구경 실리카 수트(10)의 크랙 제어할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 상세하게, 외직경(OD)이 300mm 이상을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 증착 시 실리카 수트(10)의 크랙 또는 필링을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하는 맨드릴(100) 외주면의 증착면(101)에 원료와 화염을 통해 실리카 수트(10)를 증착시키는 메인 버너(200), 증착면(101)의 단부에 실리카 수트(10)를 증착시키는 사이드 버너를 포함할 수 있다.Referring to Figures 4 and 5, a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit according to a second additional embodiment of the present invention is a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit 10 through a healing deposition pass process. In particular, it relates to a method of controlling cracking or peeling of the silica soot 10 when depositing cylindrical synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more. The present invention is a main burner (200) that deposits silica soot (10) through raw materials and flame on the deposition surface (101) of the outer peripheral surface of the mandrel (100), which is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis. , It may include a side burner for depositing the silica soot 10 on the end of the deposition surface 101.

맨드릴(100)은 막대 형상으로 구비되어 회전 운동(M1)을 수행하며, 맨드릴(100)의 외주면에 증착물이 증착되는 구성이다. 상세하게, 맨드릴(100)은 외부 동력원과 연결됨으로써 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)되도록 구비된다. 맨드릴(100)은 다각 기둥 또는 원 기둥 등 다양한 형상으로 구비될 수 있으나, 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조하기 위해 원 기둥 형상으로 구비하는 것이 바람직하다. 맨드릴(100)은 외주면에 위치된 증착면(101)에 메인 버너(200)와 사이드 버너 등에 의해 증착물이 증착된다. 여기서 증착물은 합성 쿼츠(10)를 정착시켜 맨드릴(100)의 증착면(101)을 따라 증착된 수트체를 의미한다. 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착 시, 메인 버너(200) 또는 사이드 버너가 고정된 상태에서 맨드릴(100)이 회전 운동(M1)되는 것을 기준으로 설명하였으나, 맨드릴(100)이 고정되고 버너가 맨드릴(100)의 증착면(101)을 향하도록 이동되어 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현할 수도 있다. 본 발명에서는 맨드릴(100)은 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하고, 메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동(M2)을 수행하는 것을 기준으로 설명한다. 상기와 같은 맨드릴(100)은 일체형으로 형성될 수 있으나, 관 형상으로 구비되어 외주면에 증착면(101)이 형성되는 증착부(110)와 증착부(110)에 결합되어 회전 운동(M1)을 수행하는 회전부(120)를 포함할 수 있다. 맨드릴(100)이 일체로 구비되는 경우 지속/반복적인 사용을 위해 금속 재질로 구비될 수 있다. 또한, 맨드릴(100)이 증착부(110)와 회전부(120)로 구분되어 구비되는 경우 서로 다른 재질로 구비되거나, 동일한 재질로 구비될 수 있으며, 서로 다른 재질로 구비되는 경우 증착부(110)는 고정 후반에 증착물의 분리를 원할하게 도모하기 위해 열 팽창계수가 크고 고온에서 사용하기 용이한 고온 저항성이 있는 금속 소재로 구비될 수 있다. 상세하게, 증착부(110)는 스테인레스 스틸(SUS), 티타늄, 텅스텐, 티켈, 인코넬 또는 하스텔로이 등의 재질 중 어느 하나로 구비될 수 있다. 회전부(120)의 경우 금속 또는 SiC, Al203, Si3N4, Zr02 중 어느 하나의 조합을 가지는 세라믹 재질로 구비될 수 있다.The mandrel 100 is provided in a rod shape and performs a rotational movement (M1), and a deposit is deposited on the outer peripheral surface of the mandrel 100. In detail, the mandrel 100 is connected to an external power source and is provided to rotate (M1) about the central axis. The mandrel 100 may be provided in various shapes such as a polygonal pillar or a circular pillar, but it is preferably provided in a circular pillar shape in order to manufacture the cylindrical synthetic quartz 10. The mandrel 100 has a deposit deposited on the deposition surface 101 located on the outer peripheral surface by the main burner 200 and the side burner. Here, the deposit refers to a soot body deposited along the deposition surface 101 of the mandrel 100 by fixing the synthetic quartz 10. When depositing the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100, the explanation was based on the rotational movement (M1) of the mandrel 100 while the main burner 200 or the side burner is fixed. The mandrel 100 may be fixed and the burner may be moved toward the deposition surface 101 of the mandrel 100 to deposit the silica soot 10. In the present invention, the mandrel 100 performs a rotational movement (M1) about the central axis, and the main burner 200 performs a linear reciprocating movement (M2) along the longitudinal direction of the mandrel 100. . The mandrel 100 as described above may be formed as an integral piece, but is provided in a tubular shape and is coupled to the deposition portion 110 on which the deposition surface 101 is formed on the outer circumferential surface to perform rotational movement (M1). It may include a rotating unit 120 that operates. When the mandrel 100 is provided as one piece, it may be made of a metal material for continuous/repeated use. In addition, when the mandrel 100 is provided separately into the deposition part 110 and the rotation part 120, they may be made of different materials or may be made of the same material, and if they are made of different materials, the deposition part 110 It can be made of a metal material with a high thermal expansion coefficient and high temperature resistance that is easy to use at high temperatures in order to facilitate the separation of the deposited material at the end of fixation. In detail, the deposition portion 110 may be made of any one of materials such as stainless steel (SUS), titanium, tungsten, Tikel, Inconel, or Hastelloy. The rotating part 120 may be made of metal or ceramic material having a combination of any one of SiC, Al2O3, Si3N4, and ZrO2.

메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키는 구성으로서, 전구체 공급부(250)로부터 공급된 원료가 증착되도록 화염을 제공하는 구성이다. 본 발명에서는 메인 버너(200)와 전구체 공급부(250)가 일체로 형성되는 것을 기준으로 설명한다. 메인 버너(200)는 증착면(101)을 바라보는 방향으로서 증착면(101)과 수직하는 방향으로 형성될 수 있으며, 메인 버너(200)는 회전 운동(M1)하는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 또는, 메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 복수개 배열되도록 구비됨으로써 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 메인 버너(200)는 소정의 연료량을 지속적으로 투입 받아 이를 연소시키도록 구비되고, 화염과 함께 증착에 도움될 수 있는 비활성기체 등의 가스가 함께 배출되도록 할 수 있다. 이러한 메인 버너(200)에서 발생하는 화염은 밀도차 및 분사 방향을 고려하여 화염이 상측을 향한다. 따라서, 이를 용이하게 제어하기 위해 메인 버너(200)는 지면 방향인 하측 방향에서 지상 방향인 상측 방향으로 수직한 방향을 향하도록 할 수 있다. 이때, 맨드릴(100)의 중심축을 수평 방향으로서 지면과 평행되도록 구비하는 것은 당연하다.The main burner 200 is a component that deposits the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 and provides a flame so that the raw material supplied from the precursor supply unit 250 is deposited. The present invention will be described based on the fact that the main burner 200 and the precursor supply unit 250 are formed integrally. The main burner 200 may be formed in a direction perpendicular to the deposition surface 101 in a direction facing the deposition surface 101, and the main burner 200 may be formed in the longitudinal direction of the mandrel 100 that rotates (M1). It can be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 by performing a linear reciprocating motion (M2) along . Alternatively, the main burner 200 may be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 by being provided in a plurality of arrays along the longitudinal direction of the mandrel 100. The main burner 200 is equipped to continuously receive a predetermined amount of fuel and burn it, and can discharge gases such as inert gas that may be helpful for deposition along with the flame. The flame generated from the main burner 200 is directed upward in consideration of the density difference and injection direction. Therefore, in order to easily control this, the main burner 200 can be oriented vertically from the lower direction, which is the ground direction, to the upper direction, which is the ground direction. At this time, it is natural to have the central axis of the mandrel 100 parallel to the ground in a horizontal direction.

도 5를 참고하면, 메인 버너(200)를 통해 실리카 수트(10)를 증착시켜 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 메인 버너(200)의 직선 왕복 운동(M2)과, 맨드릴(100)의 회전 운동(M1)으로 맨드릴(100)의 외주면에 위치된 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시킴으로써 증착물을 형성해 합성 쿼츠(10)를 제조한다. 이때, 실리카 수트(10)는 얇은 레이어(Layer)(Layer)가 반복적으로 증착면(101)에 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 이룬다. 이러한 레이어(Layer)는 맨드릴(100)이 회전 운동(M1)을 반복하고, 메인 버너(200)가 증착면(101)의 일 단부에서 타 단부까지 1회 직선 이동되거나 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 1개의 레이어(Layer)를 형성하는데, 이때 이동되는 메인 버너(200)의 이동을 증착 패스 (pass)라고 정의한다. 따라서, 메인 버너(200)가 증착 패스를 1회 공정 수행하는 경우 1개의 레이어(Layer)가 형성되고, 이러한 레이어(Layer)가 복수개 포개어 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 형성한다.Referring to FIG. 5, when manufacturing synthetic quartz 10 by depositing silica soot 10 through the main burner 200, the linear reciprocating motion (M2) of the main burner 200 and the rotation of the mandrel 100 The synthetic quartz 10 is manufactured by depositing silica soot 10 on the deposition surface 101 located on the outer peripheral surface of the mandrel 100 through movement M1 to form a deposit. At this time, the silica suit 10 forms the synthetic quartz 10 by repeatedly depositing a thin layer on the deposition surface 101. In this layer, the mandrel 100 repeats the rotational movement (M1), and the main burner 200 moves linearly once from one end of the deposition surface 101 to the other end or performs a linear reciprocating movement (M2). By performing this, one layer is formed, and the movement of the main burner 200 at this time is defined as a deposition pass. Accordingly, when the main burner 200 performs one deposition pass, one layer is formed, and a plurality of these layers are deposited over one another to form the synthetic quartz 10.

한편, 비교적 큰 크기를 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 크랙이나 필링, 돌기이 형성되는 문제가 발생한다. 특히, 합성 쿼츠(10)의 외경(OD)이 300mm 이상인 경우 그 크랙이나 돌기가 발생하는 문제가 커진다.Meanwhile, when manufacturing cylindrical synthetic quartz 10 having a relatively large size, problems such as formation of cracks, peeling, or protrusions occur. In particular, when the outer diameter (OD) of the synthetic quartz 10 is 300 mm or more, the problem of cracks or protrusions increases.

외직경(OD)이 300mm 이상인 경우 실리카 증착 과정에서 발생하는 크랙이나 필링 또는 돌기가 발생하는 문제를 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 1개의 레이어(Layer)를 형성하는 메인 버너(200)의 반복적인 증착 패스 공정에 크랙이나 균열 또는 돌기를 제어할 수 있는 힐링 패스 공정이 더 추가될 수 있다. 패스 공정은 과도한 응력이나 돌기가 형성되거나 크랙이 발생하는 증착 표면을 힐링(치유)하는 공정으로서, 증착 패스 공정 이후 힐링 패스가 이어지도록 구현할 수 있다. 이러한 힐링 패스는 증착 패스 대비 증착면(101)에 증착되는 증착물의 량을 상이하게 함으로써 수행될 수 있다. 상세하게, n회의 증착 패스 공정 이후, n 회의 힐링 패스 공정이 수행될 수 있다. 보다 상세하게, 1회의 증착 패스 공정 이후 1회의 힐링 패스가 수행될 수 있다. 또는, 2n회의 증착 패스 공정 이후 1n회의 힐링 패스 공정이 수행되도록도 구현될 수 있다. 따라서, 2회의 증착 패스 공정 이후 1회의 힐링 패스가 수행되도록 구현할 수도 있다. 2회의 증착 패스 이후 1회의 힐링 패스가 이루어지는 것이 가장 바람직하다. 힐링 패스의 경우 증착물의 밀도가 낮은 경우 증착 패스의 열량보다 높은 열량으로 화염이 이동되도록 구현할 수 있고, 증착물의 표면에 돌기가 발생하는 경우 증착 패스의 열량보다 낮은 열량으로 화염이 이동되도록 구현될 수 있다. 또한, 힐링 패스의 경우 증착 패스보다 낮은 전구체 공급량으로 공급되거나, 전구체 공급 없이 화염만으로 힐링 패스를 수행하도록 할 수 있다.As a way to solve the problem of cracks, peeling, or protrusions occurring during the silica deposition process when the outer diameter (OD) is more than 300 mm, repetitive use of the main burner 200 to form one layer is used. A healing pass process that can control cracks, fissures, or protrusions may be added to the deposition pass process. The pass process is a process that heals the deposition surface where excessive stress, protrusions are formed, or cracks occur, and can be implemented so that a healing pass continues after the deposition pass process. This healing pass can be performed by varying the amount of deposited material on the deposition surface 101 compared to the deposition pass. In detail, after n deposition pass processes, n healing pass processes may be performed. More specifically, one healing pass may be performed after one deposition pass process. Alternatively, it may be implemented so that 1n healing pass processes are performed after 2n deposition pass processes. Therefore, it may be implemented so that one healing pass is performed after two deposition pass processes. It is most desirable to perform one healing pass after two deposition passes. In the case of the healing pass, if the density of the deposit is low, the flame can be implemented to move with a heat quantity higher than the heat quantity of the deposition pass, and if protrusions occur on the surface of the deposit, the flame can be implemented to move with a heat quantity lower than the heat quantity of the deposition pass. there is. Additionally, in the case of the healing pass, the precursor supply amount may be lower than that of the deposition pass, or the healing pass may be performed using only flame without supplying the precursor.

또한, 각 증착 패스 과정에서 증착물의 밀도가 낮아지는 현상이나 돌기가 발생할 수 있는 문제를 파악하기 위해 이를 감지하기 위한 감지 센서가 더 구비될 수 있다. 감지 센서은 제어부를 통해 메인 버너(200) 또는 전구체 공급부(250)와 연결될 수 있으며, 감지 센서의 측정 결과에서 기준치 미달인 경우 제어부는 메인 버너(200)와 전구체 공급부(250)를 제어해 메인 버너(200)의 열량을 제어하거나, 전구체 공급량을 제어하도록 할 수 있다.In addition, a detection sensor may be further provided to detect problems that may occur such as lowering the density of the deposit or protrusions during each deposition pass. The detection sensor can be connected to the main burner 200 or the precursor supply unit 250 through the control unit, and if the measurement result of the detection sensor is below the standard value, the control unit controls the main burner 200 and the precursor supply unit 250 to operate the main burner ( 200), the amount of heat can be controlled, or the amount of precursor supplied can be controlled.

외직경(OD)이 300mm 이상인 경우 실리카 증착 과정에서 발생하는 크랙이나 필링 또는 돌기가 발생하는 문제를 해결하기 위한 추가적인 다른 방법으로서, 레이어(Layer)의 두께를 제어함으로써 상기한 문제를 최소화할 수 있다. 상세하게, 합성 쿼츠(10)의 외직경(OD)이 300mm 이상인 경우 1회의 증착 패스 당 증착 두께는 0.08mm 내지 0.15mm 사이의 두께로 증착되도록 할 수 있다. 즉, 1회의 증착 패스 당 형성되는 레이어(Layer)의 두께는 0.08mm 내지 0.15mm 일 수 있다. 1회의 증착 패스 당 형성되는 레이어(Layer)의 증착 두께가 0.08mm 이하로 내려가는 경우 강도가 낮아져 크랙 또는 필링이 발생할 수 있으며, 1회의 증착 패스 당 형성되는 레이어(Layer)의 증착 두께가 0.15mm 이상인 경우 균일한 증착이 이루어지지 못해 표면에 돌기 등이 발생하는 문제가 일어날 수 있다.As an additional method to solve the problem of cracks, peeling, or protrusions occurring during the silica deposition process when the outer diameter (OD) is more than 300 mm, the above problems can be minimized by controlling the thickness of the layer. . In detail, when the outer diameter (OD) of the synthetic quartz 10 is 300 mm or more, the deposition thickness per one deposition pass may be between 0.08 mm and 0.15 mm. That is, the thickness of the layer formed per deposition pass may be 0.08 mm to 0.15 mm. If the deposition thickness of the layer formed per deposition pass falls below 0.08mm, the strength may decrease and cracks or peeling may occur. If the deposition thickness of the layer formed per deposition pass is 0.15mm or more, the strength may decrease. If uniform deposition is not achieved, problems such as protrusions on the surface may occur.

따라서, 300mm 이상의 외직경(OD)을 갖는 합성 쿼츠(10)를 증착할 때에는 1회의 증착 패스당 형성되는 레이어(Layer)의 증착 두께를 0.08mm 내지 0.15mm로 제한하여 증착물의 강도를 높이고 크랙이나 필링 또는 돌기 등의 문제를 최소화하여야 한다. 더 나아가, 이를 위해 전구체 공급량, 증착면(101)의 온도, 메인 버너(200)의 이동 속도를 제어할 수 있다.Therefore, when depositing synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more, the deposition thickness of the layer formed per deposition pass is limited to 0.08 mm to 0.15 mm to increase the strength of the deposit and prevent cracks or cracks. Problems such as peeling or protrusion should be minimized. Furthermore, for this purpose, the amount of precursor supply, the temperature of the deposition surface 101, and the moving speed of the main burner 200 can be controlled.

상세하게, 300mm 이상의 외직경(OD)을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 증착 제조할 때에는 전구체 공급량을 0.3 kg/hr 내지 2.4 kg/hr 의 범위에서 공급되도록 할 수 있고, 메인 버너(200)의 거리 또는 화염을 제어해 증착면(101)의 온도를 500 내지 1200도의 온도로 할 두 있다. 이때, 메인 버너(200)의 이동 속도는 200 내지 1000mm/min의 속도로 이동되도록 할 수 있다. 상기와 같이 구현하는 경우 1회의 증착 패스 당 증착 두께를 0.08mm 내지 0.15mm의 두께로 형성할 수 있다.In detail, when manufacturing cylindrical synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more by vapor deposition, the precursor supply amount can be supplied in the range of 0.3 kg/hr to 2.4 kg/hr, and the main burner (200 ) The temperature of the deposition surface 101 can be set to a temperature of 500 to 1200 degrees by controlling the distance or flame. At this time, the main burner 200 may be moved at a speed of 200 to 1000 mm/min. When implemented as above, the deposition thickness per one deposition pass can be formed to be 0.08 mm to 0.15 mm.

도 4 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 추가적인 제 3 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치는 증착 레이어 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 상세하게, 외직경(OD)이 300mm 이상을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 증착 시 실리카 수트(10)의 크랙 또는 필링을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하는 맨드릴(100) 외주면의 증착면(101)에 원료와 화염을 통해 실리카 수트(10)를 증착시키는 메인 버너(200), 증착면(101)의 단부에 실리카 수트(10)를 증착시키는 사이드 버너를 포함할 수 있다.Referring to Figures 4 and 6, a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit according to a third additional embodiment of the present invention relates to a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit through deposition layer control. , In detail, it relates to a method of controlling cracking or peeling of the silica soot 10 when depositing cylindrical synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more. The present invention is a main burner (200) that deposits silica soot (10) through raw materials and flame on the deposition surface (101) of the outer peripheral surface of the mandrel (100), which is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis. , It may include a side burner for depositing the silica soot 10 on the end of the deposition surface 101.

메인 버너(200)를 통해 실리카 수트(10)를 증착시켜 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 메인 버너(200)의 직선 왕복 운동(M2)과, 맨드릴(100)의 회전 운동(M1)으로 맨드릴(100)의 외주면에 위치된 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시킴으로써 증착물을 형성해 합성 쿼츠(10)를 제조한다. 이때, 실리카 수트(10)는 얇은 레이어(Layer)가 반복적으로 증착면(101)에 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 이룬다. 이러한 레이어는 맨드릴(100)이 회전 운동(M1)을 반복하고, 메인 버너(200)가 증착면(101)의 일 단부에서 타 단부까지 1회 직선 이동되거나 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 1개의 레이어를 형성하는데, 이때 이동되는 메인 버너(200)의 이동을 1 증착 패스 (pass)라고 정의한다. 따라서, 메인 버너(200)가 1 증착 패스의 증착을 수행하는 경우 1개의 레이어가 형성되고, 이러한 레이어가 복수개 포개어 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 형성한다.When manufacturing synthetic quartz (10) by depositing silica soot (10) through the main burner (200), the linear reciprocating motion (M2) of the main burner (200) and the rotary motion (M1) of the mandrel (100) Synthetic quartz (10) is manufactured by depositing silica soot (10) on the deposition surface (101) located on the outer peripheral surface of (100) to form a deposit. At this time, the silica suit 10 forms the synthetic quartz 10 by repeatedly depositing a thin layer on the deposition surface 101. These layers are formed by the mandrel 100 repeating the rotational movement (M1) and the main burner 200 moving linearly once from one end of the deposition surface 101 to the other end or performing a linear reciprocating movement (M2). 2 layers are formed, and the movement of the main burner 200 at this time is defined as 1 deposition pass. Accordingly, when the main burner 200 performs one deposition pass, one layer is formed, and a plurality of these layers are deposited over one another to form the synthetic quartz 10.

[실험 2][Experiment 2]

실험 2를 통해 직경이 작을 경우 증착 두께가 얇아도 수트의 표면적이 작아 보다 많은 증착 패스가 진행된 후 필링이 발생되고, 증착 두께가 두꺼워도 원료 가스의 유동이 원활하여 돌기가 적게 발생되고 크기도 작았음을 알 수 있다.Through Experiment 2, when the diameter is small, even if the deposition thickness is thin, the surface area of the suit is small, so peeling occurs after more deposition passes, and even if the deposition thickness is thick, the flow of raw material gas is smooth, so fewer protrusions are generated and their size is small. You can see the sound.

직경이 커질수록 적은 증착 패스가 진행된 후 필링이 발생되고 돌기 발생 수가 많아지고 크기가 커진 것을 확인할 수 있었다.It was confirmed that as the diameter increases, peeling occurs after fewer deposition passes, the number of protrusions increases, and the size increases.

다만, 증착 두께가 앞에서 제시한 범위에 있는 0.11~0.12 ㎜에서는 증착 공정이 종료되기 전까지 필링이나 돌기가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.However, it was confirmed that peeling or protrusions did not occur until the deposition process was completed when the deposition thickness was within the range presented above, 0.11 to 0.12 mm.

외직경(OD)이 300mm 이상인 경우 실리카 증착 과정에서 발생하는 크랙이나 필링 또는 돌기가 발생하는 문제를 해결하기 위한 추가적인 다른 장치에 관한 것으로서, 레이어의 두께(LD)를 제어함으로써 상기한 문제를 최소화할 수 있다. 상세하게, 합성 쿼츠(10)의 외직경(OD)이 300mm 이상인 경우 1증착 패스 당 증착 두께(LD)는 0.08mm 내지 0.15mm 사이의 두께(LD)로 증착되도록 할 수 있다. 즉, 1증착 패스 당 형성되는 레이어의 두께(LD)는 0.08mm 내지 0.15mm 일 수 있다. 1증착 패스 당 형성되는 레이어의 증착 두께(LD)가 0.08mm 이하로 내려가는 경우 강도가 낮아져 크랙 또는 필링이 발생할 수 있으며, 1증착 패스 당 형성되는 레이어의 증착 두께(LD)가 0.15mm 이상인 경우 균일한 증착이 이루어지지 못해 표면에 돌기 등이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.This is an additional device to solve the problem of cracks, peeling, or protrusions occurring during the silica deposition process when the outer diameter (OD) is more than 300 mm, and the above problems can be minimized by controlling the layer thickness (LD). You can. In detail, when the outer diameter (OD) of the synthetic quartz 10 is 300 mm or more, the deposition thickness (LD) per deposition pass may be between 0.08 mm and 0.15 mm. That is, the thickness (LD) of the layer formed per deposition pass may be 0.08 mm to 0.15 mm. If the deposition thickness (LD) of the layer formed per deposition pass falls below 0.08mm, the strength may decrease and cracks or peeling may occur. If the deposition thickness (LD) of the layer formed per deposition pass is above 0.15mm, the thickness may be uniform. If proper deposition is not achieved, problems such as protrusions may occur on the surface.

따라서, 300mm 이상의 외직경(OD)을 갖는 합성 쿼츠(10)를 증착할 때에는 1 증착 패스당 형성되는 레이어의 증착 두께(LD)를 0.08mm 내지 0.15mm로 제한하여 증착물의 강도를 높이고 크랙이나 필링 또는 돌기 등의 문제를 최소화하여야 한다. 더 나아가, 이를 위해 전구체 공급량, 증착면(101)의 온도, 메인 버너(200)의 이동 속도를 제어할 수 있다.Therefore, when depositing synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more, the deposition thickness (LD) of the layer formed per deposition pass is limited to 0.08 mm to 0.15 mm to increase the strength of the deposit and prevent cracks or peeling. Problems such as protrusions must be minimized. Furthermore, for this purpose, the amount of precursor supply, the temperature of the deposition surface 101, and the moving speed of the main burner 200 can be controlled.

도 2 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 추가적인 제 4 실시예에 따른 대구경 실리카 수트의 크랙을 제어할 수 있는 장치는 증착 레이어 제어를 통한 대구경 실리카 수트의 크랙 제어할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 상세하게, 외직경(OD)이 300mm 이상을 갖는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 증착 시 실리카 수트(10)의 크랙 또는 필링을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 막대 형상으로 구비되어 중심축을 기준으로 회전 운동(M1)을 수행하는 맨드릴(100) 외주면의 증착면(101)에 원료와 화염을 통해 실리카 수트(10)를 증착시키는 메인 버너(200), 증착면(101)의 단부에 실리카 수트(10)를 증착시키는 사이드 버너를 포함할 수 있다.Referring to Figures 2 and 7, a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit according to an additional fourth embodiment of the present invention relates to a device capable of controlling cracks in a large-diameter silica suit through deposition layer control, In detail, it relates to a method of controlling cracking or peeling of the silica soot 10 when depositing cylindrical synthetic quartz 10 having an outer diameter (OD) of 300 mm or more. The present invention is a main burner (200) that deposits silica soot (10) through raw materials and flame on the deposition surface (101) of the outer peripheral surface of the mandrel (100), which is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis. , It may include a side burner for depositing the silica soot 10 on the end of the deposition surface 101.

메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키는 구성으로서, 전구체 공급부(250)로부터 공급된 원료가 증착되도록 화염을 제공하는 구성이다. 본 발명에서는 메인 버너(200)와 전구체 공급부(250)가 일체로 형성되는 것을 기준으로 설명한다. 메인 버너(200)는 증착면(101)을 바라보는 방향으로서 증착면(101)과 수직하는 방향으로 형성될 수 있으며, 메인 버너(200)는 회전 운동(M1)하는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 맨드릴(100)의 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 또는, 메인 버너(200)는 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 복수개 배열되도록 구비됨으로써 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키도록 구현될 수 있다. 메인 버너(200)는 소정의 연료량을 지속적으로 투입 받아 이를 연소시키도록 구비될 수 있다, 구체적으로, 메인 버너(200)는 메인 버너(200)의 원료 노즐에서 공급되는 가연성 가스를 발화시킴으로써 화염을 형성한다. 또한, 메인 버너(200)는 화염과 함께 증착에 도움될 수 있는 비활성기체 등의 가스가 함께 배출되도록 할 수 있다. 이러한 메인 버너(200)에서 발생하는 화염은 밀도차 및 분사 방향을 고려하여 화염이 상측을 향한다. 따라서, 이를 용이하게 제어하기 위해 메인 버너(200)는 지면 방향인 하측 방향에서 지상 방향인 상측 방향으로 수직한 방향을 향하도록 할 수 있다. 이때, 맨드릴(100)의 중심축을 수평 방향으로서 지면과 평행되도록 구비하는 것은 당연하다.The main burner 200 is a component that deposits the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 and provides a flame so that the raw material supplied from the precursor supply unit 250 is deposited. The present invention will be described based on the fact that the main burner 200 and the precursor supply unit 250 are formed integrally. The main burner 200 may be formed in a direction perpendicular to the deposition surface 101 in a direction facing the deposition surface 101, and the main burner 200 may be formed in the longitudinal direction of the mandrel 100 that rotates (M1). It can be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 by performing a linear reciprocating motion (M2) along . Alternatively, the main burner 200 may be implemented to deposit the silica soot 10 on the deposition surface 101 by being provided in a plurality of arrays along the longitudinal direction of the mandrel 100. The main burner 200 may be equipped to continuously receive a predetermined amount of fuel and combust it. Specifically, the main burner 200 ignites the combustible gas supplied from the raw material nozzle of the main burner 200 to create a flame. form Additionally, the main burner 200 may discharge gases such as inert gases that may be helpful for deposition along with the flame. The flame generated from the main burner 200 is directed upward in consideration of the density difference and injection direction. Therefore, in order to easily control this, the main burner 200 can be oriented vertically from the lower direction, which is the ground direction, to the upper direction, which is the ground direction. At this time, it is natural to have the central axis of the mandrel 100 parallel to the ground in a horizontal direction.

한편, 전구체 공급부(250)는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 전구체인 원료를 공급하는 구성이다. 전구체 공급부(250)는 고체 또는 액상으로 구비된 전구체가 공급되며, 이를 기화시킬 수 있는 구조를 더 포함하도록 구비하거나, 기화된 전구체를 저장했다 공급하는 방식 등으로 구현될 수 있다. 전구체를 기체 또는 에어로졸 형태로 기화시키기 위해 초음파 진동 또는 히터 등이 더 구비될 수도 있다.Meanwhile, the precursor supply unit 250 supplies a raw material, which is a precursor, to the deposition surface 101 of the mandrel 100. The precursor supply unit 250 supplies a solid or liquid precursor, and may further include a structure capable of vaporizing the precursor, or may be implemented by storing and supplying the vaporized precursor. Ultrasonic vibration or a heater may be further provided to vaporize the precursor into a gas or aerosol form.

한편, 메인 버너(200)를 통해 실리카 수트(10)를 증착시켜 합성 쿼츠(10)를 제조할 때에는 메인 버너(200)의 직선 왕복 운동(M2)과, 맨드릴(100)의 회전 운동(M1)으로 맨드릴(100)의 외주면에 위치된 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시킴으로써 증착물을 형성해 합성 쿼츠(10)를 제조한다. 이때, 실리카 수트(10)는 얇은 레이어(Layer)가 반복적으로 증착면(101)에 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 이룬다. 이러한 레이어는 맨드릴(100)이 회전 운동(M1)을 반복하고, 메인 버너(200)가 증착면(101)의 일 단부에서 타 단부까지 1회 직선 이동되거나 직선 왕복 운동(M2)을 수행함으로써 1개의 레이어를 형성하는데, 이때 이동되는 메인 버너(200)의 이동을 1 증착 패스 (pass)라고 정의한다. 따라서, 메인 버너(200)가 1 증착 패스의 증착을 수행하는 경우 1개의 레이어가 형성되고, 이러한 레이어가 복수개 포개어 증착됨으로써 합성 쿼츠(10)를 형성한다.Meanwhile, when manufacturing synthetic quartz 10 by depositing silica soot 10 through the main burner 200, the linear reciprocating motion (M2) of the main burner 200 and the rotational motion (M1) of the mandrel 100 By depositing silica soot 10 on the deposition surface 101 located on the outer peripheral surface of the mandrel 100, a deposit is formed to manufacture synthetic quartz 10. At this time, the silica suit 10 forms the synthetic quartz 10 by repeatedly depositing a thin layer on the deposition surface 101. These layers are formed by the mandrel 100 repeating the rotational movement (M1) and the main burner 200 moving linearly once from one end of the deposition surface 101 to the other end or performing a linear reciprocating movement (M2). 2 layers are formed, and the movement of the main burner 200 at this time is defined as 1 deposition pass. Accordingly, when the main burner 200 performs one deposition pass, one layer is formed, and a plurality of these layers are deposited over one another to form the synthetic quartz 10.

상기와 같은 구성을 통해 실리카 수트(10)를 맨드릴(100)의 증착면(101)에 증착하는 경우 금속 재질로 구비되는 맨드릴(100)의 증착면(101)에 초기 증착 공정과, 맨드릴(100)의 증착면(101)에 복수의 레이어가 증착된 후의 레이어의 외면은 열 전도도가 서로 상이하다. 상세하게, 금속 맨드릴(100)을 이용해 증착 할 때 맨드릴(100)에 증착되는 메인 버너(200)의 열량은 맨드릴(100)이 갖는 금속 재질의 특성상 열 전도도가 높다. 반면, 금속 재질의 맨드릴(100)의 열 전도도보다 실리카 수트(10)로 이루어진 증착물의 열 전도도는 비교적 낮다. 이는 증착물인 실리카 수트(10)는 밀도가 낮은 다공성 구조로서 단열 효과가 있기 때문이다. 실리카 수트(10)의 표면을 증착하는 경우 맨드릴(100)로 전달되어 손실되는 열량을 차단하는 효과가 발생한다. 따라서, 메인 버너(200)가 일정한 열량으로 초기, 중기 및 후기 공정을 모두 수행한다면 각 레이어의 중심 방향에서 외측 방향까지의 밀도가 서로 상이하기 때문에 크랙이나 필링 또는 돌기 등의 불량이 발생할 수 있다.When depositing the silica suit 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 through the above configuration, an initial deposition process on the deposition surface 101 of the mandrel 100 made of metal, and the mandrel 100 ) After a plurality of layers are deposited on the deposition surface 101, the outer surfaces of the layers have different thermal conductivities. In detail, when depositing using a metal mandrel 100, the amount of heat from the main burner 200 deposited on the mandrel 100 has high thermal conductivity due to the characteristics of the metal material of the mandrel 100. On the other hand, the thermal conductivity of the deposit made of silica soot 10 is relatively lower than the thermal conductivity of the metal mandrel 100. This is because the silica soot 10, which is a deposit, has a low-density porous structure and has an insulating effect. When depositing the surface of the silica suit 10, the effect of blocking heat loss from being transferred to the mandrel 100 occurs. Therefore, if the main burner 200 performs all the initial, middle, and late processes with a constant amount of heat, defects such as cracks, peeling, or protrusions may occur because the densities of each layer are different from the center direction to the outside direction.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 전구체 공급부(250)가 공급하는 전구체 원료의 공급량은 일정하게 유지하되, 메인 버너(200)의 원료인 가연성 가스의 공급량을 제어함으로써 화염이 생성하는 표면 열량을 제어하도록 구현할 수 있다. 즉, 전구체 공급부(250)를 통해 공급 및 증착되는 전구체 원료의 공급량은 유지한 상태에서, 메인 버너(200)의 화염에 사용되는 가연성 가스의 양을 제어함으로써 열량을 제어할 수 있다. 한편, 전구체 원료에 포함될 수 있는 탄소 또는 수소의 경우 이는 실리카 수트(10)를 증착하는 과정에서 분해 또는 합성에 대부분 사용된다. 따라서, 메인 버너(200)의 화염을 형성하는 가연성 가스의 양을 제어함으로써 밀도 제어를 구현할 수 있다.In order to solve the above problem, the supply amount of the precursor raw material supplied by the precursor supply unit 250 is kept constant, but the amount of surface heat generated by the flame is controlled by controlling the supply amount of combustible gas, which is the raw material of the main burner 200. It can be implemented. That is, the amount of heat can be controlled by controlling the amount of combustible gas used in the flame of the main burner 200 while maintaining the supply amount of the precursor raw material supplied and deposited through the precursor supply unit 250. Meanwhile, in the case of carbon or hydrogen that may be included in the precursor raw material, it is mostly used for decomposition or synthesis during the process of depositing the silica soot 10. Therefore, density control can be implemented by controlling the amount of combustible gas forming the flame of the main burner 200.

상세하게, 메인 버너(200)는 제조하려는 실린더 형상의 합성 쿼츠(10)를 내주면에서 외주면간의 두께 거리를 기준으로, 중심축이 위치된 내측 방향의 레이어의 증착에서 외측 방향으로 위치되는 레이어를 증착할 때 점진적 또는 순차적으로 메인 버너(200)의 열량이 변경되도록 할 수 있다. 보다 상세하게, 합성 쿼츠(10)의 내주면에서부터 외주면까지의 구간을 순차적으로 미리 지정한 구간으로 구획하고, 각 구간마다 메인 버너(200)의 열량을 순차적으로 증가시키도록 구현할 수 있다. 상기와 같이 내주면에서부터 외주면까지의 구간을 동일하게 구획할 수 있으나, 맨드릴(100)의 증착면(101)이 갖는 열전도도만이 높은 것을 감안한다면, 맨드릴(100)과 근접한 구간을 미리 지정하고, 해당 구간에서만 구간별 열량을 순차적으로 증가시키도록 구현할 수 있다.In detail, the main burner 200 deposits a layer located in the outer direction from the deposition of a layer located in the inner direction where the central axis is located, based on the thickness distance between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cylindrical synthetic quartz 10 to be manufactured. When doing so, the amount of heat in the main burner 200 can be changed gradually or sequentially. More specifically, the section from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the synthetic quartz 10 can be sequentially divided into pre-designated sections, and the amount of heat of the main burner 200 can be sequentially increased in each section. As described above, the section from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface can be divided equally, but considering that only the thermal conductivity of the deposition surface 101 of the mandrel 100 is high, a section close to the mandrel 100 is designated in advance, It can be implemented to sequentially increase the amount of calories for each section only in that section.

바람직하게, 도 3을 참고하면, 합성 쿼츠(10)의 내경(ID)에서부터 외직경(OD)까지의 구간 중, 내주면에서부터 20mm구간 까지를 열량 증가 구간으로 지정하고, 열량 증가 구간을 다시 한번 내주면에서부터 순차적으로 제 1 구간(S1), 제 2 구간(S2) 및 제 3 구간(S3)으로 구획할 수 있다. 또한, 제 1 구간(S1)은 실리카 수트(10)의 두께가 0mm 내지 5mm까지의 두께 구간으로 하고, 제 2 구간(S2)은 제 1 구간(S1)의 끝에서 5mm 내지 10mm까지의 두께 구간으로 하며, 제 3 구간(S3)은 제 2 구간(S2)의 끝에서 20mm 이내의 두께를 갖는 구간으로 정의한 다음. 제 1 구간(S1), 제 2 구간(S2) 및 제 3 구간(S3)을 순차적으로 열량이 증가되도록 메인 버너(200)를 제어하도록 할 수 있다. 바람직하게, 증착면(101)에서 실리카 수트(10)가 0mm 내지 5mm의 두께에 해당하는 제 1 구간(S1)의 경우 열량이 0.2 %/min 내지 1 %/min로 감소된 상태에서 증착을 수행할 수 있다. 그 다음, 5mm 내지 10mm까지의 두께에 해당하는 제 2 구간(S2)의 경우 열량이 0.05 %/min 내지 0.5 %/min로 감소된 상태에서 증착을 수행할 수 있다. 그 다음, 실리카 수트(10)가 20mm 이내의 두께를 갖는 제 3 구간(S3)의 경우 열량이 0 %/min 내지 0.5 %/min로 감소된 상태에서 증착을 수행하도록 할 수 있다. 한편, 맨드릴(100)과 증착 형성되는 합성 쿼츠(10)의 열 전도도의 차이에 따라 열량을 최대 5% 내지 20 %/min 까지 감소되도록 구현할 수 있다. 또한, 맨드릴(100)의 증착면(101)에 최초로 실리카 수트(10)를 증착할 때에는 전구체 원료를 증착시키는 열량 외의 열량이 0.2 kJ/min 내지 2 kJ/min의 열량으로 증착면(101)에 실리카 수트(10)를 증착시키는 열량을 가질 수 있다. 다만, 제조하려는 합성 쿼츠(10)의 크기나 두께, 시간 등에 따라 상이한 열량을 가지도록 할 수 있다.Preferably, referring to FIG. 3, among the sections from the inner diameter (ID) to the outer diameter (OD) of the synthetic quartz 10, a 20 mm section from the inner circumferential surface is designated as the heat increase section, and the heat increase section is given again. It can be sequentially divided into a first section (S1), a second section (S2), and a third section (S3). In addition, the first section (S1) is a thickness section of the silica suit 10 from 0 mm to 5 mm, and the second section (S2) is a thickness section from 5 mm to 10 mm from the end of the first section (S1). Then, the third section (S3) is defined as a section with a thickness of less than 20 mm from the end of the second section (S2). The main burner 200 may be controlled to sequentially increase the amount of heat in the first section (S1), the second section (S2), and the third section (S3). Preferably, in the case of the first section (S1) where the silica soot 10 has a thickness of 0 mm to 5 mm on the deposition surface 101, deposition is performed with the heat amount reduced to 0.2 %/min to 1 %/min. can do. Next, in the case of the second section S2 corresponding to a thickness of 5 mm to 10 mm, deposition may be performed with the heat amount reduced to 0.05 %/min to 0.5 %/min. Next, in the case of the third section S3 where the silica suit 10 has a thickness of less than 20 mm, deposition may be performed with the heat amount reduced to 0 %/min to 0.5 %/min. Meanwhile, the amount of heat can be reduced by up to 5% to 20%/min depending on the difference in thermal conductivity between the mandrel 100 and the synthetic quartz 10 formed by deposition. In addition, when depositing the silica soot 10 on the deposition surface 101 of the mandrel 100 for the first time, the amount of heat other than the amount of heat depositing the precursor raw material is applied to the deposition surface 101 at a heat amount of 0.2 kJ/min to 2 kJ/min. It may have the amount of heat to deposit the silica soot 10. However, the synthetic quartz 10 to be manufactured may have different heat amounts depending on the size, thickness, time, etc.

[실험 3][Experiment 3]

실험 3을 통해 열량 감소가 없거나 적으면 수트의 밀도차에 의해 증착 중 크랙이 유발되며, 돌기가 발생하였으며, 이와 반대로 열량 감소가 과다하면 수트 밀도 감소로 수트 필링이 발생한 것을 확인할 수 있었다.Through Experiment 3, it was confirmed that if there was no or little heat reduction, cracks were induced and protrusions occurred during deposition due to the density difference of the soot. Conversely, if the heat quantity reduction was excessive, soot peeling occurred due to a decrease in soot density.

상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The preferred embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be possible. should be regarded as falling within the scope of the above patent claims.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.Those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can make various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the present invention is limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It is not limited by

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the above-described exemplary system, the methods are described on a flowchart basis as a series of steps or blocks; however, the invention is not limited to the order of the steps, and some steps may occur simultaneously or in a different order than other steps as described above. You can. Additionally, those skilled in the art will understand that the steps shown in the flowchart are not exclusive and that other steps may be included or one or more steps in the flowchart may be deleted without affecting the scope of the present invention.

10: 실리카 수트(합성 쿼츠)
100: 맨드릴 101: 증착면
110: 증착부 120: 회전부
200: 메인 버너 250: 전구체 공급부
Layer: 레이어
S1: 제 1 구간 S2: 제 2 구간
S3: 제 3 구간
M1: 회전 운동 M2: 직선 왕복 운동
ID: 내직경,내경 OD: 외직경, 외경10: Silica suit (synthetic quartz)
100: Mandrel 101: Deposition surface
110: deposition part 120: rotation part
200: main burner 250: precursor supply unit
Layer: Layer
S1: 1st section S2: 2nd section
S3: Third segment
M1: Rotary motion M2: Straight reciprocating motion
ID: Inner diameter, inner diameter OD: Outer diameter, outer diameter

Claims

It relates to a device for manufacturing synthetic quartz (10) having a cylindrical shape using an OVD process,
A mandrel (100) that is provided in the shape of a bar and performs a rotational movement (M1) about the central axis and has a deposition surface (101) formed on the outer peripheral surface; and
It includes a main burner 200 that performs a linear reciprocating motion (M2) along the deposition surface 101 and deposits the silica suit 10,
After dividing the synthetic quartz 10 from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface into a plurality of sections according to thickness, the main burner 200 varies the amount of heat for each of the plurality of sections,
The synthetic quartz 10 has a first section (S1) from 0 mm to 5 mm from the inner peripheral surface, a second section (S2) with a thickness from 5 mm to 10 mm from the first section (S1), and the second section ( It is divided from S2) into a third section (S3) with a thickness of less than 20 mm,
The main burner 200 sequentially increases the amount of heat along the first section (S1), the second section (S2), and the third section (S3),
The main burner 200 reduces the amount of heat to 0.2 %/min to 1 %/min in the first section (S1), and reduces the amount of heat to 0.05 %/min to 0.5 %/min in the second section (S2). is reduced, and the amount of heat is reduced from 0 %/min to 0.5 %/min in the third section (S3),
The amount of heat applied to the deposition surface 101 of the mandrel 100 among the plurality of sections is reduced to 5%/min to 20%/min or less, and the cracking of the large-diameter silica soot can be controlled through section-specific heat amount control. A device that can

According to claim 1,
The mandrel 100 is made of metal,
The synthetic quartz (10) is a device capable of controlling cracks in large-diameter silica soot through section-specific heat control, which has a porous structure.

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