KR20010079889A - 용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너 - Google Patents

용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너 Download PDF

Info

Publication number
KR20010079889A
KR20010079889A KR1020017003641A KR20017003641A KR20010079889A KR 20010079889 A KR20010079889 A KR 20010079889A KR 1020017003641 A KR1020017003641 A KR 1020017003641A KR 20017003641 A KR20017003641 A KR 20017003641A KR 20010079889 A KR20010079889 A KR 20010079889A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
burner
region
oxygen
mixture
soot
Prior art date
Application number
KR1020017003641A
Other languages
English (en)
Inventor
라우라제이. 볼
레이몬드 이. 린드너
마헨드라 큐마 미스라
데일 알. 파워스
마이클 에이치. 와실루스키
Original Assignee
알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알프레드 엘. 미첼슨, 코닝 인코포레이티드 filed Critical 알프레드 엘. 미첼슨
Publication of KR20010079889A publication Critical patent/KR20010079889A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415—Reactant delivery systems
    • C03B19/1423—Reactant deposition burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/04—Multi-nested ports
    • C03B2207/06—Concentric circular ports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/04—Multi-nested ports
    • C03B2207/10—Split ports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/04—Multi-nested ports
    • C03B2207/12—Nozzle or orifice plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/04—Multi-nested ports
    • C03B2207/14—Tapered or flared nozzles or ports angled to central burner axis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/20—Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/20—Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • C03B2207/22—Inert gas details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/20—Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • C03B2207/24—Multiple flame type, e.g. double-concentric flame
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32—Non-halide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/36—Fuel or oxidant details, e.g. flow rate, flow rate ratio, fuel additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/42—Assembly details; Material or dimensions of burner; Manifolds or supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/46—Comprising performance enhancing means, e.g. electrostatic charge or built-in heater
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/50—Multiple burner arrangements
    • C03B2207/52—Linear array of like burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/70—Control measures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

버너(14)가 OMCTS로부터 유리 몸체(19)를 제조하는데 사용된다. 상기 버너는 6개의 동심 영역을 갖는다. 상기 영역을 통해 유리를 놓으면 종래의 기술에 비해 개선된 효율로 두꺼운 몸체를 제조할 수 있다.

Description

용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너{Burners for producing boules of fused silica glass}
용융 실리카 유리는 본원의 참고문헌으로 기재되고 공동 양도된 국제 공개특허 제97/10182호에 기재된 로형을 사용하여 본 발명의 양수인에 의해 상업적으로 제조된다. 도 7은 국제 공개특허 제97/10182호에 기재된 도 4의 도면이다. 대체적으로, 이러한 형태의 로(furnace)는 고체 유리 보울 내로 고형화되는 평평한 표면(예를 들어, 유인모래(bait sand)층)에 미세한 실리카 입자(실리카 수트)를 생성시키고 침착시키기 위해 불꽃 가수분해를 이용한다. 좀 더 구체적으로, 이러한 형태의 로는 상기 압밀이 필수적으로 실리카 수트의 침착과 함께 동시에 일어나도록 충분히 높은 온도에서 작동된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 로(100)는 통상적으로 5피트(1.5미터) 차수의 직경을 갖는 보울(19)을 형성하기 위하여 수집된 상기 실리카 수트를 생성하는 복수의 버너(14)를 지지하는 크라운(12)을 포함한다. 본 발명은 버너(14)의 구조 및 작동방법에 관한 것이다.
종래에는, 버너(14)는 상기 버너면으로부터 6인치보다 먼 거리에서 적절한 방법으로 수트를 침착시킬 수 없었으며, 따라서 보울의 최대 두께는 6인치였다. 용융 실리카 제품, 특히 HPFS 유리에 대한 요구를 충족시키기 위해, 예를 들어 8-10인치의 두께를 갖는 6인치보다 큰 두께의 보울을 생성하는 것이 바람직하다. 본 발명은 이러한 보울을 생성할 수 있는 버너를 제공하고자 한다.
공동 양도된 미국특허 제5,599,371호(이하 '371 특허라 함)에 HF-SC 개시물질로부터 광도파관 섬유용 예형을 제조하기 위해 사용하기 적합한 버너가 기재되어 있다. 상기 특허에 기술된 바와 같이, 할라이드가 함유된 개시물질로부터 예형을 제조하는데 사용된 종래의 버너(이하 "할라이드 버너"라 함)는 5개의 동심 가스-방사 영역을 가졌다: 1) 할라이드함유/실리콘-함유 개시물질(예를 들어, SiCl4)과 불활성 가스의 혼합물이 방사되는 중앙 영역(연무(fume) 튜브), 2) 산소가 방사되는 내보호제(innershield) 영역, 3) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 방사되는 제3영역, 4) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 또한 방사되는 제4영역, 및 5) 산소가 방사되는 외보호제(outershield) 영역.
상기 '371 특허에 기술된 바와 같이, HF-SC 개시물질이 예형을 제조하기 위해 종래에 사용된 할라이드함유/실리콘-함유 개시물질로 치환된 경우, 상기 버너의 여러가지 영역으로부터 방사된 가스가 바껴야 함을 발견하였다. 특히, 상기 가스 대신, 상기 '371 특허에 따른 버너의 5개의 동심 가스-방사 영역은 다음의 가스들을 방사했다: 1) HF-SC 개시물질과 산소에 선택적으로 불활성 가스가 첨가된 혼합물이 방사되는 연무 튜브, 2) 불활성 가스가 방사되는 내보호제 영역, 3) 산소가 방사되는 제3영역, 4) 산소가 방사되는 제4영역, 및 5) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 방사되는 외보호제 영역.
본 발명의 버너를 개선시키는 과정에서, 상기 '371 특허의 가스 배열을 갖는 버너를 사용하려는 시도가 이루어졌다. 이러한 버너는 HF-SC 개시물질로부터 광도파관 예형을 제조하는데는 성공적으로 작동하지만, 상기 개시물질로부터 특히 보울을 생성하는데는 잘 작동하지 않음을 발견하였다. 특히, 상기 개시물질로부터 두꺼운 보울을 생성하는데 성공적으로 작동하지 않는다.
본 발명에 따르면, 상기 HF-SC 개시물질로부터 두꺼운 보울을 성공적으로 생성하기 위하여 상기 버너는 오히려 다음의 가스를 방사하는 하기 동심 영역을 가져야 한다는 사실을 발견하였다: 1) HF-SC 개시물질과 불활성 가스의 혼합물이 방사되는 중앙 영역(연무 튜브), 2) 산소가 방사되는 내보호제 영역, 3) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 방사되는 제3영역, 4) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 방사되는 제4영역, 5) 연소가스와 산소의 혼합물(예비혼합물)이 방사되는 제5영역 및 6) 산소가 방사되는 외보호제 영역.
전술한 버너의 역사는 어떤 특정 가스의 배열이 특정 제품(즉, 두꺼운 보울대비 광도파관 예형)을 제조하기 위해 특정 개시물질(즉, 할라이드함유 물질 대비 할라이드가 없는 물질)과 함께 작동될 수 있을지 예측하는 것이 난해하였음을 보여준다. 따라서, 할라이드함유 원료 물질을 운반하는 연무 튜브를 둘러싼 산소/예비혼합물/예비혼합물/산소 배열이 상기 기술된 할라이드 버너에서 예형을 생성하는데 작동되었지만, 상기 원료 물질이 할라이드가 없는 물질일 경우 작동되지 않았다. 이와 유사하게, '371 특허에 기재된 바와 같이 할라이드가 없는 원료 물질을 운반하는 연무 튜브를 둘러싼 불활성 가스/산소/산소/예비혼합물 배열이 예형을 제조하는데 작동되지만, 본 발명에 따른 상기 버너의 개선과정의 두꺼운 보울에서 작용되지 않음을 발견하였다. 하기에 상세히 기술한 바와 같이 두꺼운 보울을 생성하기 위하여 할라이드가 없는 원료 물질을 운반하는 연무 튜브를 둘러싼 산소/예비혼합물/예비혼합물/예비혼합물/산소 배열이 사용되어야 한다.
본 발명의 요약
전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 더욱 두꺼운 보울을 생성하는 수트-생성 버너를 제공하여, 특히 도 7에 나타낸 일반적인 형태의 로에서 생성되는 용융 실리카 유리, 특히 고순도 용융 실리카 유리 및 극저팽창 유리의 수율을 증가시키는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 현저히 높은 광학 성질을 나타내고 큰 단면 및 두께를 갖는 용융 실리카를 생성하는 실리카 수트 침착 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적 및 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 목적에 따른 방법은 다음을 포함하는 실리카-함유 보울(19)의 형성방법을 제공한다:
(a) (ⅰ) 공동(cavity, 26);
(ⅱ) 수트 입자의 흐름을 생성하는 적어도 하나의 버너(14); 및
(ⅲ) 보울을 형성하기 위해 상기 수트 입자를 수집하기 위한 공동(26) 내의 실질적으로 평평한 표면(24)을 포함하는 로(100)를 제공하는 단계;
(b) 적어도 하나의 버너에 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질을 제공하는 단계; 및
(c) 상기 보울을 형성하기 위해 상기 수트 입자를 수집하는 단계;
여기서, 단계 (c)의 효율을 향상시키기 위해 수트 입자흐름의 폭을 조절한다.
특히, 수트 입자흐름의 폭은 도 6에 설명된 폭의 축소가 단계 (c)의 효율을 향상시킨다는 발견에 따라 조절된다. 폭의 감소가 이러한 효과를 가짐은 흐름을 좁히는 것보다 넓게 하는 것이 더욱 많은 수트 입자의 실패(laydown)를 초래한다는 종래의 생각에 반하는 것이다.
양적인 면에서, 작동거리에서 상기 흐름의 폭은 작동거리(즉, 버너면과 보울 표면간의 거리)가 적어도 150 밀리미터, 바람직하게 적어도 200 밀리미터 이상인 경우, 바람직하게 25 밀리미터 미만, 더욱 바람직하게 12 밀리미터 미만이다.
본 발명의 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 실리카-함유 보울(19)의 형성방법을 제공한다:
(a) 실질적으로 평평한 표면(24)을 제공하는 단계;
(b) 제1(1), 제2(2), 제3(3), 제4(4), 제5(5), 및 제6(6)의 가스-방사 영역,상기 제1영역을 둘러싼 제2영역, 상기 제2영역을 둘러싼 제3영역, 상기 제3영역을 둘러싼 제4영역, 상기 제4영역을 둘러싼 제5영역 및 상기 제5영역을 둘러싼 제6영역을 포함하는 버너면(13)을 갖는 수트-생성 버너(14)를 제공하는 단계;
(c) 상기 제1영역에 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질과 불활성 가스의 혼합물을 제공하는 단계;
(d) 상기 제2영역에 산소를 제공하는 단계;
(e) 상기 제3영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계;
(f) 상기 제4영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계;
(g) 상기 제5영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계:
(h) 상기 제6영역에 산소를 제공하는 단계; 및
(i) 보울을 형성하기 위해 실질적으로 평평한 표면상에 실리카-함유 수트를 수집하는 단계.
본 발명의 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 제1(1), 제2(2), 제3(3), 제4(4), 제5(5) 및 제6(6)의 가스-방사 영역, 상기 제1영역을 둘러싼 제2영역, 상기 제2영역을 둘러싼 제3영역, 상기 제3영역을 둘러싼 제4영역, 상기 제4영역을 둘러싼 제5영역, 및 상기 제5영역을 둘러싼 제6영역을 포함하는 버너면(13)을 포함하는 수트-생성 버너(14)를 제공하며, 여기서:
(a) 상기 제1영역은 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질과 불활성 가스의 혼합물을 방사하고;
(b) 상기 제2영역은 산소를 방사하며;
(c) 상기 제3영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하고;
(d) 상기 제4영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하며;
(e) 상기 제5영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하고;
(f) 상기 제6영역은 산소를 방사한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 제3, 제4, 제5 및 제6영역간의 방사 간격은 실질적으로 같다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6영역이 버너면에서 다음의 형태를 갖는다: 제1영역은 열린 디스크(open disc) 또는 튜브의 형태이고, 제2영역은 환형의 링이며, 제3, 제4, 제5 및 제6영역은 각각 관형(orifice)의 링이다.
본 발명은 1998. 9. 22.자로 출원된 미국 가출원 제60/101,403호에 기초를 두고 있다.
본 발명은 옥타메틸-사이클로테트라실록산(OMCTS)과 같은 할라이드가 없는, 실리콘-함유(HF-SC) 개시물질로부터 출발하여 고순도 용융 실리카 유리(HPFS 유리) 및 극저팽창(ultra low expansion) 유리와 같은 용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너에 관한 것이다.
도 1은 버너의 가스-방사 영역을 설명하는 종래 버너면을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2 및 도 3은 본원에 보고된 실험 데이터를 집계하는데 사용된 버너면을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 구상된 버너의 하부를 나타낸 단면도이다. 도 7의 경우, 상기 버너의 하부는 가장 근접한 로(furnace) 공동의 부위이다.
도 5는 본 발명에 따라 구상된 버너 상부의 공동과 닿은 표면을 나타내는 평면도이다. 도 7에 나타낸 것에서 유래된 경우, 상기 버너의 상부는 로 공동에서 가장 먼 부위이다.
도 6은 효율 대비 입자흐름의 폭을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 버너에 사용될 수 있는 일반적인 로의 형태를 설명한 개략적인 도면이다.
도 8은 3개의 예비혼합 영역을 갖는 버너에 연결된 배플(baffle)의 사용을 설명한 개략적인 도면이다.
본 명세서에 포함되어 본 명세서를 구성하고 있는 전술한 도면은 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 설명과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도면 및 설명은 모두 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도면은 본 발명의 설명을 위한 것으로 상기 도면에 나타낸 부재의 크기 또는 상대적인 비례를 나타내려 함이 아니다.
※ 도면의 주요부문에 대한 설명:
1 버너 C 및 D의 제1의 가스-방사 영역(연무 튜브)
2 버너 C 및 D의 제2의 가스-방사 영역(내보호제)
3 버너 C 및 D의 제3의 가스-방사 영역
4 버너 C 및 D의 제4의 가스-방사 영역
5 버너 C 및 D의 제5의 가스-방사 영역
6 버너 C 및 D의 제6의 가스-방사 영역(외보호제)
12 로 크라운 13 버너면 14 버너
15 버너의 하부 16 버너의 상부
17 배플 19 보울
20 버너 하부의 내보호제 채널
21 버너 하부의 예비혼합물 채널
22 버너 하부의 외보호제 채널
24 수트 입자 수집용 실질적으로 평평한 표면
26 로의 공동
27 - 30 오링
31 버너 상부의 연무 튜브
32 버너 상부의 내보호제 채널
33 버너 상부의 예비혼합물 채널
34 버너 상부의 외보호제 채널
41 버너 하부의 구멍뚫린(drilled hole) 연무 튜브
42 버너 하부의 내보호제 환형
43 버너 하부의 구멍뚫린 예비혼합물
44 버너 하부의 구멍뚫린 예비혼합물
45 버너 하부의 구멍뚫린 예비혼합물
46 버너 하부의 구멍뚫린 외보호제
50 CH4공급기 51 O2공급기
52 혼합기
53 CH4공급기부터 혼합기까지의 도관
54 O2공급기부터 혼합기까지의 도관
55 혼합기부터 버너의 배플까지의 도관
56 배플부터 버너면의 제3의 가스-방사 영역까지의 도관
57 배플부터 버너면의 제4의 가스-방사 영역까지의 도관
58 배플부터 버너면의 제5의 가스-방사 영역까지의 도관
100 로
101 도 1의 버너 및 종래의 버너 A, B, E 및 F의 제1의 가스-방사 영역
102 도 1의 버너 및 종래의 버너 A, B, E 및 F의 제2의 가스-방사 영역
103 도 1의 버너 및 종래의 버너 A, B, E 및 F의 제3의 가스-방사 영역
104 도 1의 버너 및 종래의 버너 A, B, E 및 F의 제4의 가스-방사 영역
105 도 1의 버너 및 종래의 버너 A, B, E 및 F의 제5의 가스-방사 영역
전술한 바와 같이, 본 발명은 할라이드가 없는 실리콘-함유 개시물질로부터 용융 실리카의 보울을 생성하기 위한 버너에 관한 것이다. 적합한 할라이드가 없는 실리콘-함유 개시물질이 본원발명의 참고문헌인 도빈스(Dobbins) 등에 의한 미국특허 제5,043,002호 및 블랙웰(Blackwell) 등에 의한 미국특허 제5,152,819호에 개시되어 있다. 특히 바람직한 개시물질은 옥타메틸-사이클로테트라실록산(OMCTS)이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 버너에 적합한 구조를 나타낸다. 상기 도면에서 나타낸 바와 같이, 상기 버너는 하부(15)(도 4 참조) 및 상부(16)(도 5 참조)를 포함한다. 상기 "하" 및 "상"의 명명은 도 7에 나타낸 형태의 로의 사용하는 동안 버너의 방향을 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 버너의 상부는 버너의 사용시 할라이드가 없는 실리콘-함유 개시물질, 산소, 연소가스와 산소의 혼합물 및 산소를 각각 운반하는 연무 튜브 채널(31), 내보호제 채널(32), 예비혼합물 채널(33) 및 외보호제 채널(34)을 포함한다. 예비혼합물 채널(33)은 하기에 설명된 바와 같이 바람직하게 버너면(13) 영역(3)으로부터 균일한 가스 방사가 확실하게 수행되도록 지원하는 배플(17)을 포함한다. 상부(16)는 또한 조립된 버너에서 상부 및 하부를 함께 밀봉하기 위한 오링(27, 28, 29 및 30)을 포함한다.
사용시, 채널(31, 23, 33 및 34)은 예를 들어 OMCTS용 조절 가스원, 급송 라인, 가스 혼합물, 계량 펌프, 유속계, 히터 및 증발기 등과 같은 적합한 운반 시스템을 이용하여 버너(예를 들어, 각각 O2와 혼합된 N2, O2, CH4및 O2와 혼합된 OMCTS)에 사용되는 유리를 제공한다. 이러한 물질에 적합한 유속은 다음과 같다: OMCTS -- 6.0-6.5 그램/분; N2-- 4.6-6.4 slpm; 내보호제 O2-- 7-8 slpm; 예비혼합물(1:1 O2:CH4) -- 22 slpm; 및 외보호제 산소 -- 15.0-17.5 slpm.
도 4에 나타낸 바와 같이, 하부(15)는 조립된 버너에서 채널(31, 32, 33 및 34)에 각각 정렬된 채널(41, 20, 21 및 22)을 포함한다. 채널(41)은 하부(15)의 몸체를 관통하며, 버너면(13)에 버너의 제1의 가스-방사 영역(1)을 만든다. 채널(20)은 버너면(13)에 버너의 제2의 가스-방사 영역을 만드는 환형(42)에 연결된다. 채널(21)은 버너면에 각각 버너의 제3, 제4 및 제5의 가스-방사 영역을 만드는 뚫린구멍(43, 44 및 45)에 연결된다. 채널(22)은 버너면(13)에 버너의 제6의 가스-방사 영역을 만드는 뚫린구멍(46)에 연결된다. 원한다면, 다른 방법, 예를 들어 연속적인 환형이 사용될 수 있지만, 뚫린구멍(43에서 46을 통해)은 가스-방사 영역(3에서 6을 통해)을 만드는데 바람직한 방법이다. 반대로, 환형(42)은 원한다면 뚫린구멍의 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 버너의 구조적 이점은 도 1-3 및 표 1-2를 참조하여 이해될 수 있다. 도 1은 OMCTS가 질소를 운반기체로 연무 튜브에서 흘러나오며, 내보호제(102) 및 외보호제(105)가 그로부터 흘러나오는 산소를 함유하며, 산소와 메탄의 혼합물이 예비혼합물 구멍(103 및 104)에서 배출된다.
상기 버너에서, 연무 튜브(101)는 버너면(13)에서 분출되거나 또는 다소 멈추며, 내보호제(102)는 환형의 형태이다. 구멍형의 링이 사용되는 경우 발생되는 OMCTS의 중합에 기인하여 버너가 개조되기 때문에, 구멍형의 링보다는 환형이 내보호제용으로 사용된다. OMCTS 대신 SiCl4가 개시물질인 경우 돌출된 연무 튜브가 사용되며, 상기 내보호제가 구멍 형태의 링인 경우 버너의 개조가 관찰되지 않았다.
도 1에 따른 버너는 약 6인치의 두께를 갖는 보울을 생성하는데 성공적으로 작동되지만, 임계거리(laydown distance)에서 좀 더 긴 버너에서 유리를 제조하는 것은 불가능하다. 두꺼운 보울을 제조하기 위해, 버너는 임계거리에서(12인치보다 큼)에서 긴 버너에서 유리를 제조할 수 있는 불꽃을 생성해야 한다.
임계거리에서 긴 버너를 얻기 위해 연구된 디자인의 변형은 초점, 내보호제 산소의 속력 감소, 예비혼합물의 속력 감소 및 연무 튜브의 크기였다. 초점, 즉 버너의 여러가지 가스-방사 영역이 좀 더 가까이 함께 모이는 것은 채널(21 및 22)의 위치를 일정하게 유지시키고, 뚫린구멍(43에서 46을 통해)의 출발 위치 및 각을 변화시킴으로서 달성되었다. 이러한 방법은 각각의 버너 디자인에 사용된 상부(16)에도 동일하게 적용된다. 실시에서, 구멍(43 및 46)의 각 변화에 기인하는 가스 벡터의 변화는 상기 버너의 성능에 있어서 단지 부차적인 효과를 갖는다.
6개의 실험 버너를 디자인하고, 제조하여 테스트하였다. 표 1은 각각의 버너 디자인에 대한 변형 및 목적을 나타낸다. 각각의 버너에서 평가된 주요 공정의 변수는 입자 크기, 입자 수, 입자 질량 및 입자흐름의 폭이었다. 이러한 주요 공정의 변수와 실패(lay down) 효율 및 속도간의 관계가 정량화 되었다. 상기 버너로 생성된 불꽃이 빛산란(light scattering) 측정, 수학적 모델링, 싱글 버너를 개선한 로의 시도 및 현척제품(full size production) 로를 이용하여 평가되었다. 빛산란 측정, 즉 불꽃에서 수트 입자에 의해 여러가지 방향으로 산란되는 레이저 빛의 양을 측정하는 것은 상기 버너에 의해 생성된 수트 입자흐름의 폭을 결정하는데 사용되었다. 대안적으로, 상기 폭은 사진 또는 시각에 의한 관찰로 결정될 수 있다.
도 2 및 도 3은 테스트한 버너의 개략적인 도면이며, 표 2에 이들의 인치 디멘젼이 나타나 있다. 표 2에 사용된 약자 "Dia BC"는 여러가지 가스-방사 영역을 제조하는 구멍으로 정의된 "볼트원(bolt circle)"의 직경을 나타낸다. 도 2는 2개의 예비혼합물 영역을 포함하는 버너 A, B, E 및 F의 전체 디자인을 나타내며, 도3은 3개의 예비혼합물 영역을 포함하는 버너 C 및 D의 전체 디자인을 나타낸다. 종래 버너의 전체 디자인은 도 1에 나타나 있다.
버너 A 및 B는 광도파관 예형을 제조하는데 사용된 버너와 유사하게, 집중된 버너는 버너 구멍을 가까이 함께 모음으로써 만들었던 초기 디자인의 변형을 나타낸다. 버너 B가 좀 더 큰 내보호제를 갖는 것을 제외하면 버너 A 및 B는 동일하다.
버너 C 및 D는 예비혼합물의 속력을 감소시키는 예비혼합물 구멍의 부가적인 링을 갖는다. 버너 C 및 D간의 차이는 버너 C가 버너 D보다 더욱 집중된 점이다.
버너 E 및 F에 사용된 디자인의 변형은 연무 튜브의 직경이었다. 상기 연무 튜브의 크기는 0.085인치부터 0.106인치까지 증가되었다. 버너 E는 좀 더 큰 연무 튜브를 제외하면 종래 버너와 같은 구조를 갖는다. 버너 F는 좀 더 큰 연무 튜브를 제외하면 버너 B와 같은 디자인을 갖는다.
대부분의 버너는 종래의 버너보다 길고 더욱 층지며 더욱 집중된 제트 흐름(jet stream)을 만들기 위하여 디자인된다. 예를 들어, 유동이 같은 가스가 사용되는 경우, 버너 A는 종래의 버너보다 길고 더욱 층진 불꽃을 생성하였다. 그러나, 표 1에 나타낸 바와 같이, 디자인만이 일관된 수율의 증가를 유발하는 변수는 아니었다.
오히려, 상기 수율의 증가는 다음의 사항들로 결정된다: (1) 입자흐름의 폭은 실패율 및 효율에 반비례하고; (2) 가장 높은 침착율을 나타내는 버너의 디자인은 예비혼합물의 속력을 감소시킨 더욱 집중된 버너였다.
상기 특성을 갖는 버너는 버너 D였다. 상기 버너의 이점은 증가된 효율에 의해보다 높은 침착율이 가능한 수트 흐름의 폭 및 불안정성이 감소된다는 점이다. 로 생성에서, 상기 버너는 더욱 층진 불꽃을 생성하며, 침착율이 60%까지 증가되었다. 버너 D로 생성된 불꽃은 상기 버너가 2072 파운드의 보울을 생성할 수 있도록 15인치의 길이를 가졌다. 대조적으로, 종래 버너의 평균 보울의 중량은 1200 파운드였다.
구조적 특징에 있어서, 버너 D가 가지고 있는 필요한 요소는: (1) 버너 구멍이 좀 더 가까이 함께 모여 있으며, 즉 버너가 집중되어 있고; (2) 예비혼합물에 여분의 링이 제공된다. 상기 더욱 근접한 구멍은 소용돌이 및 더욱 광포한(turbulent) 불꽃을 야기시키는 재순환(recirculation) 영역을 감소시킨다. 예비혼합물의 여분의 링은 예비혼합물의 속력을 감소시키고, 좀 더 안정하고 보다 긴 불꽃을 야기시키는 표면적을 증가시킨다. 또 다른 방법을 살펴보면, 상기 예비혼합물의 속력을 감소시킴으로써 실리카 입자가 버너 불꽃에 좀 더 오래 머물러 상기 버너면으로부터 더욱 먼 거리에서의 보울, 즉 더욱 두꺼운 보울이 제조되도록 실리카 입자용 수용기(container)를 제조할 수 있다.
향상된 효율에 부가적으로, 버너 D는 또한 하기의 바람직한 특성의 성능을 갖는다:
(1) 버너 D가 좀 더 층진 불꽃을 갖기 때문에, 혼합에 의해 불꽃에 혼입되는(외부 공기로부터) 산소가 덜 존재하여, 일반적으로 바람직한 바와 같이 상기 불꽃은 더욱 감소된다.
(2) 버너 수트가 상기 버너면에 거의 축적되지 않는다. 이것은 수트의 축적으로 인해 상기 버너가 침착율을 낮추는 로의 운전동안 정지되어야 함을 의미하기 때문에 중요한 장점이 된다.
수트가 버너면에서 형성되어야 하는 두가지 이유가 있다: (a) 열운반(thermopheresis) 및 (b) 상기 수트 입자의 속력. 상기 속력을 감소시키는 예비혼합물의 제3링 및 더욱 작은 표면적은 버너 수트가 버너면상에 침착되는 것을 방지하는 불꽃 프로파일을 유발한다.
버너면상에 형성된 수트의 감축은 또한 "스냅백(snapback)"의 잠재성을 감소시키므로써 수트 실패(laydown) 공정의 안정성을 개선시킨다. 만약 수트가 예비혼합물 구멍을 덮거나 연무 튜브를 막는다면, "스냅백"으로 공지된 작은 폭발이 일어날 수 있다. 수트 형성이 감소된 버너 D는 이러한 가능성을 최소화한다.
수트 형성을 감축시키는 것은 또한 작업자가 버너 및 포트 스크래핑(port scraping), 즉 로 크라운에서 버너 구멍의 스크래핑을 소지하는 시간이 덜 소비되므로 버너 D를 보다 용이하게 사용할 수 있다. 상기 버너가 더욱 효율적이므로 사이 포트에 보다 적은 수트가 침착되어 포트 스크래핑이 감소된다.
대조적으로, 더욱 층진 불꽃을 생성하기 위해 더욱 가까이 함께 모인 버너 구멍을 갖는 점에서 버너 D와 유사한 버너 A는 로 생성의 수율을 향상시키는데 실패하였다. 버너 D와 달리, 버너 A는 예비혼합물의 여분의 링을 갖지 않는다. 이러한 결과는 예비혼합물의 여분의 링이 고순도 용융 실리카 유리의 수율을 증가시키는데 필수적임을 나타낸다. 버너 E 및 F는 또한 수율이 증가되지 않았다: 상기 버너는 광포한 불꽃을 생성하는 더욱 큰 연무 튜브를 갖는다.
버너 D는 종래 버너와 공통적인 다음의 특징을 공유한다: 상기 버너들은 모두 버너의 같은 상부, 로에의 모든 연결기 및 모든 가스를 이용하고, 모든 유속은 같으며, 상기 버너들은 같은 물질(알루미늄)로 제조되고 같은 크기를 갖는다. 또한, 상기 두가지 버너의 수트 입자 크기 및 입자 크기의 범위는 같다.
버너 D 및 종래 버너간의 차이점은 하기와 같다: (1) 버너 D의 버너 구멍은 상기 버너의 모든 가스-방사 영역간의 방사 거리가 실질적으로 같도록 더욱 가까이 함께 모인다; (2) 예비혼합물 가스의 여분의 링이 존재한다.
상기 차이점으로 인해 입자흐름의 폭을 감소시키는 보다 길고 더욱 층진 불꽃이 유발된다. 또한, 버너 D는 단위 시간당 종래의 버너보다 적은 수트 입자를 생성한다.
도 6은 상기 버너면으로부터 12인치의 거리에서 침착 효율 대비 입자흐름의 폭을 도시한 그래프이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 입자흐름의 폭이 더 작아질수록 OMCTS의 효율이 더욱 높아져 침착율은 더욱 높아진다.
도 6에 또한 나타낸 바와 같이, 버너 C의 침착 효율은 버너 D의 효율보다 크다. 그러나, 버너 C의 가스-방사 영역이 상당히 가까이 함께 있어 이러한 버너 제조의 양적인 면에서 불리하며, 이러한 이유로 버너 D가 바람직하다. 도 6이 버너 A 및 B의 버너에 대해 향상된 효율을 나타내고 있지만, 이러한 향상은 실시에서 사용되는 몇개의 OMCTS의 유속에 대해서 감퇴된다는 점이 주지되어야 한다. 그러나, 버너 C 및 D는 실시에서 통상적으로 사용되는 OMCTS 유속의 전체 범위에 걸쳐 향상된 효율을 나타낸다.
도 6에 나타낸 효율과 입자흐름 폭간의 관계는 더욱 많은 층이 집중된 흐름이 더욱 많은 수트 입자가 보울 내에 포획되도록 유발하는 경계층 현상에 기인한 것으로 여겨진다. 불꽃이 평평한 표면에 걸쳐 퍼지는 경우, 더욱 좁은 불꽃은 더욱 적은 로 가스를 혼입시키기 때문에, 상기 경계층은 더욱 얇아지고 더욱 많은 입자를 포함하여 침착율이 증가된다. 또한, 감소된 폭의 입자흐름을 갖는 불꽃은 보다 덜 광포하다.
실험된 모든 파라미터(입자 크기, 입자 크기의 범위, 입자흐름의 질량 및 입자흐름의 폭)중, 입자흐름 폭이 상기 침착율 및 OMCTS 효율에 가장 큰 영향을 나타냈다. 입자흐름의 폭을 조절하는데 있어서, 버너 A-D에 대해 상기 파라미터는 외보호제의 유속을 조절함으로써 조절(변화)될 수 있음을 발견하였다. 상기 외보호제의 유속을 감소시킴으로써 상기 불꽃은 더욱 길고 덜 광포해져 더욱 많은 수트가 포획될 수 있다. 예를 들어, D에 대해 외보호제 가스의 유동이 13%까지 낮아진 경우, 효율은 60%에서 68%로 증가되었다. 이러한 조건은 도 6의 버너 C에 대해 나타낸 바와 필수적으로 같은 입자흐름의 크기 및 OMCTS 효율을 나타냈다.
전술한 바와 같이, 버너 상부(16)의 채널(33)은 균일한예비혼합물의 불꽃을 발생시키는 배플(17)(도 5 참조)을 포함한다. 상기 배플은 가스/산소의 유동이 하부로 들어가기 전에 가스/산소 유동을 채널(33)에 퍼뜨리기 위해 상기 버너의 상부에 바람직하게 위치한다. 그러나, 원한다면 상기 배플이 버너의 하부에 위치될 수 있다.
상기 버너 D의 테스트시, 예비혼합물 구멍(즉, 도 4의 가스-방사 영역(3))의 내부 링에서 균일하지 않은 가스-산소 불꽃이 관찰되었다. 이러한 비균일성은 좀 더 낮은 유동(＜10 LPM 메탄, 10 LPM 산소)에서 다소 관찰되지만, 유동이 증가될 경우 더욱 뚜렷해진다. 침착 유동(18 LPM 메탄, 20 LPM 산소)에서 상기 불꽃의 일면이 상기 버너면으로부터 ∼1/16"로 확장되는 반면, 다른 면은 ∼1/4"로 확장되었으며, 상기 결과는 로 생성에 사용하는데 바람직하지 않은 것으로 생각되었다.
상기 비균일 불꽃은 가스/산소 유동에 대해 제3의 구멍형의 링을 첨가한 결과로 생각되며, 상기 첨가는 전체 구멍의 면적을 60% 이상 증가시킨다. 이것은 배출구의 구멍을 통해 균일하지 않은 가스의 유동이 초래되는 버너면에서 상부(16)의 채널(33)과 가스 배출구간의 유동 특성에 대한 변화를 유발시킨다. 외보호제를 향해 위치한 제2 또는 제3 구멍형의 링은 모두 불꽃 변화를 나타내는 가스/산소 유동용으로 사용되지 않는다.
본 발명에 따라, 배플이 상기 버너 불꽃의 이러한 변화를 감소시키는데 이용된다. 상기 로 시스템에서 배플의 전체적인 배열이 도 8에 나타나 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, CH4공급기(50) 및 O2공급기(51)가 도관(53 및 54)에 의해 혼합기(53 및 54)에 각각 연결된다. 도관(55)이 혼합기(52)를 상기 버너에 연결시킨다. 특히, 혼합기(52)로 생성된 CH4/O2혼합물은 배플(17)에 제공되며, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 배플은 버너(도 5 참조)의 상부(16)의 채널(33)에 위치된다. 배플(17)로부터 CH4/O2혼합물이 도관(56, 57 및 58)에 의해 각각 버너면의 영역(3, 4 및 5)에 운반된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 도관(56, 57 및 58)은 채널(21) 및 뚫린구멍(42, 43 및 44)을 각각 포함한다.
배플의 다양한 형태가 본 발명의 실시에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 같은 간격의 구멍을 함유하며, 0.040" 또는 0.060"의 직경중 하나를 갖는 알루미늄 링(36)이 사용될 수 있다. 스카치 브라이트(SCOTCH BRIGHT) 패드로부터 삽입컷(insert cut)이 또한 사용될 수 있다. 상기 알루미늄 링 및 스카치 브라이트 패드 모두의 테스트는 상기 배플이 상기 불꽃의 비균일성을 제거한다는 것을 나타냈다. 그러나, 알루미늄 링은 크고 높이 솟는 소리를 유발하고 바람직한 예비혼합물의 유속에서 상기 버너의 사용을 막는 가스/산소 비율의 한계로 작용하였다. 상기 스카치 브라이트 패드의 디자인은 이러한 한계를 갖지 않지만, 상기 버너의 물질과 다른 물질, 즉 알루미나로 제조되지 않았다.
바람직한 배플 구조는 도 5에 나타낸 형태의 파형(corrugated) 알루미늄 배플을 포함한다. 이러한 배플은 롤(rolled) 알루미늄 시트(예를 들어, 0.012"의 두께)의 좁은 조각(예를 들어, 3/16"의 폭)을 절단하고, 상기 조각을 압착(crimp)하며, 이를 링 내에 컬(curl)한 후 채널(33)에 맞도록 넣어 제조할 수 있다. 바람직하게, 상기 조각을 길이로 자른 후, 중간 단면은 압착하지 않은 채 상기 조각의 종부를 압착한다. 상기 조각은 손 또는 기구를 사용하여 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 기구는 채널(31)에 정렬시키기 위한 중앙 팁, 상기 조각을 둘러싼 주위의 움직일 수 있는 내부 링 및 삽입에 앞서 놓여진 조각을 붙잡는 외부 고정링을 포함한다. 상기 내부 링을 움직여 배플을 상부(16)로 움직이는 반면, 외부 링은 채널(33)에 정렬된 배플을 잡는다.
바람직하게 장착되면, 압착된 조각은 ∼0.100" 지름 및 3/16" 길이의 수많은 열린 구멍을 갖는 배플을 형성한다. 상기 배플은 압력이 존재한다면 약간의 배압하에 균일하고 층진 유동을 형성하며, 불꽃 비균일성의 문제점을 조절한다. 또한, 장착은 경제적이며 용이하게 수행된다. 장착의 여러가지 이점중, 배플의 사용은 예비혼합물 원추(불꽃)의 비균일성으로 유발되는 스냅백의 가능성을 최소화하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 여기에 설명되지만, 더욱 많은 실시예가 다음의 청구항에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 안출될 수 있다.
테스트 버너의 디자인 및 이의 용도
버너 버너의 설명 디자인의 용도 수율이 증가되었나?
A (a) 집중됨 - 버너 구멍이가까이 함께 모임 (a) 더욱 길고 층진 형태의불꽃을 생성함 몇가지 경우 수율이현저히 증가되는 반면다른 경우는그렇지 않음
B (a) 집중됨(b) 더욱 큰 직경의내보호제 (a) 더욱 길고 층진 불꽃(b) 내보호제의 속력 감소 몇가지 경우 수율이현저히 증가되는 반면다른 경우는그렇지 않음
C (a) 매우 집중됨(b) 예비혼합물의부가적인 링 (a) 더욱 길고 층진 불꽃(b) 예비혼합물의 속력 감소 네; 모든 경우에 있어수율이 현저히 증가됨
D (a) 예비혼합물의부가적인 링(b) 집중됨 (a) 더욱 길고 층진 불꽃(b) 예비혼합물의 속력 감소 네; 모든 경우에 있어수율이 현저히 증가됨
E (a) 큰 연무 튜브 (a) OMCTS의 속력 감소 아니오; 수율이 감소됨
F (a) 집중됨(b) 큰 연무 튜브 (a) 더욱 길고 층진 불꽃(b) OMCTS의 속력 감소 아니오; 수율이 감소됨
테스트 버너의 디멘젼
종래의 버너 버너 A 버너 B 버너 C 버너 D 버너 E 버너 F
연무 튜브 내직경 0.085 0.085 0.085 0.085 0.085 0.106 0.106
외직경 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.134 0.134
각 0 0 0 0 0 0 0
내보호제 Dia 0.177 0.177 0.220 0.177 0.177 0.220 0.220
각 0 0 0 0 0 0 0
예비혼합물 1 Dia BC 0.594 0.340 0.340 0.310 0.340 0.594 0.340
# 24 18 18 18 18 24 18
Dia 구멍 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
각 0 14.25 14.25 15.28 13.65 0 14.25
예비혼합물 2 Dia BC 0.750 0.530 0.530 0.470 0.530 0.750 0.530
# 24 24 24 24 24 24 24
Dia 구멍 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
각 0 14.25 14.25 13.33 9.77 0 14.25
예비혼합물 3 Dia BC 0.630 0.720
# 32 36
Dia 구멍 0.040 0.040
각 13.33 6.65
외보호제 Dia BC 1.094 0.720 0.720 0.790 0.910 1.094 0.720
# 24 36 36 36 36 24 36
Dia 구멍 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040
각 0 21.63 21.63 15.28 9.77 0 21.63

Claims (22)

  1. (a) 실질적으로 평평한 표면을 제공하는 단계;
    (b) 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6의 가스-방사 영역, 상기 제1영역을 둘러싼 제2영역, 상기 제2영역을 둘러싼 제3영역, 상기 제3영역을 둘러싼 제4영역, 상기 제4영역을 둘러싼 제5영역 및 상기 제5영역을 둘러싼 제6영역을 포함하는 버너면을 갖는 수트-생성 버너를 제공하는 단계;
    (c) 상기 제1영역에 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질과 불활성 가스를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계;
    (d) 상기 제2영역에 산소를 제공하는 단계;
    (e) 상기 제3영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계;
    (f) 상기 제4영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계;
    (g) 상기 제5영역에 연소가스와 산소의 혼합물을 제공하는 단계:
    (h) 상기 제6영역에 산소를 제공하는 단계; 및
    (i) 보울을 형성하기 위해 실질적으로 평평한 표면 상에 실리카-함유 수트를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카-함유 보울의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버너는 수트 입자의 흐름을 생성하며, 상기 수트 입자흐름의 폭은 단계 (i)의 효율을 향상시키기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수트 입자흐름의 폭은 단계 (i)의 효율을 향상시키기 위해 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수트 입자흐름의 폭은 제6영역에 제공되는 산소의 양을 조절함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연소가스와 산소의 혼합물은 배플을 통해 제3영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연소가스와 산소의 혼합물은 배플을 통하여 제4영역 및 제5영역에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3, 제4, 제5 및 제6의 영역은 실질적으로 같은 간격으로 서로 방사상으로 이격된 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보울의 두께는 6인치 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 실리카-함유 수트는 단계 (i)에서 수집됨에 따라 고형화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. (a) (ⅰ) 공동;
    (ⅱ) 수트 입자의 흐름을 생성하는 적어도 하나의 버너; 및
    (ⅲ) 보울을 형성하기 위해 상기 수트 입자를 수집하기 위한 공동내의 실질적으로 평평한 표면을 포함하는 로(100)를 제공하는 단계;
    (b) 상기 버너의 적어도 하나에 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질을 제공하는 단계; 및
    (c) 상기 보울을 형성하기 위해 적어도 하나의 버너에 의해 생성된 상기 수트 입자를 수집하는 단계를 포함하며;
    여기서, 단계 (c)의 효율을 향상시키기 위해 수트 입자흐름의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 실리카-함유 보울의 형성방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수트 입자의 흐름은 단계 (c)의 효율을 향상시키기 위해 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 버너의 적어도 하나는 버너면을 가지며, 상기 수트 입자흐름의 폭은 상기 면으로부터 150 밀리미터의 거리에서 25 밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수트 입자흐름의 폭은 상기 면으로부터 150 밀리미터의 거리에서 12 밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 버너의 적어도 하나는 버너면을 가지며, 상기 수트 입자흐름의 폭은 상기 면으로부터 200 밀리미터의 거리에서 25 밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수트 입자흐름의 폭은 상기 면으로부터 200 밀리미터의 거리에서 12 밀리미터 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 보울의 두께는 6인치이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 수트 입자는 단계 (c)에서 수집됨에 따라 고형화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6의 가스-방사 영역, 상기 제1영역을 둘러싼 제2영역, 상기 제2영역을 둘러싼 제3영역, 상기 제3영역을 둘러싼 제4영역, 상기 제4영역을 둘러싼 제5영역 및 상기 제5영역을 둘러싼 제6영역을 포함하며, 여기서:
    (a) 상기 제1영역은 할라이드가 없는, 실리콘-함유 물질과 불활성 가스의 혼합물을 방사하고;
    (b) 상기 제2영역은 산소를 방사하며;
    (c) 상기 제3영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하고;
    (d) 상기 제4영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하며;
    (e) 상기 제5영역은 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하고;
    (f) 상기 제6영역은 산소를 방사하는 것을 특징으로 하는 버너면을 포함하는 수트-생성 버너.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3, 제4, 제5 및 제6의 영역은 실질적으로 같은 간격으로 서로 방사상으로 이격된 것을 특징으로 하는 버너.
  20. 제18항에 있어서, 상기 버너는 배플과 버너의 면으로부터 방사되기 전에 상기 배플을 통한 제3영역의 통로에 의해 방사된 연소가스와 산소의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
  21. 제20항에 있어서, 상기 버너는 버너의 면으로부터 방사되기 전에 상기 배플을 통한 제4 및 제5영역의 통로에 의해 방사된 연소가스와 산소의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 버너.
  22. (a) 연소가스와 산소의 혼합물 원료;
    (b) 실리카-함유 수트를 생성하는 버너; 및
    (c) 상기 연소가스와 산소의 혼합물을 원료부터 버너까지 운반하기 위한 원료부터 버너까지의 도관을 포함하며,
    여기서 상기 버너는:
    (ⅰ) 각각의 방사 영역이 연소가스와 산소의 혼합물을 방사하는 3개의 동심 가스-방사 영역을 포함하는 버너면;
    (ⅱ) 하나의 도관이 상기 3개 각각의 가스-방사 영역에 연결된 3개의 가스-운반 도관; 및
    (ⅲ) 상기 원료부터 버너까지의 도관과 3개의 가스-운반 도관 사이의 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카-함유 수트를 생성하는 장치.
KR1020017003641A 1998-09-22 1999-09-17 용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너 KR20010079889A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10140398P 1998-09-22 1998-09-22
US60/101,403 1998-09-22
PCT/US1999/021658 WO2000017115A1 (en) 1998-09-22 1999-09-17 Burners for producing boules of fused silica glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010079889A true KR20010079889A (ko) 2001-08-22

Family

ID=22284473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017003641A KR20010079889A (ko) 1998-09-22 1999-09-17 용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1140715A4 (ko)
JP (1) JP2002526363A (ko)
KR (1) KR20010079889A (ko)
WO (1) WO2000017115A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410192B1 (en) 1999-11-15 2002-06-25 Corning Incorporated Photolithography method, photolithography mask blanks, and method of making
US6403508B1 (en) * 2000-05-31 2002-06-11 Corning Incorporated Fused silica with constant induced absorption
KR100414668B1 (ko) 2001-07-21 2004-01-07 삼성전자주식회사 화염가수분해증착 공정용 버너의 화염 안정화 장치
US6735981B2 (en) 2001-09-27 2004-05-18 Corning Incorporated High heat capacity burners for producing fused silica boules
US7053017B2 (en) * 2002-03-05 2006-05-30 Corning Incorporated Reduced striae extreme ultraviolet elements
US8567218B2 (en) 2002-12-20 2013-10-29 Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. Burner for chemical vapour deposition of glass
US20220033294A1 (en) * 2018-09-14 2022-02-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for manufacturing glass fine particle deposit and method for manufacturing glass base material
US20220098084A1 (en) * 2020-05-20 2022-03-31 Corning Incorporated Methods for increasing deposition in a flame hydrolysis deposition process

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60215515A (ja) * 1984-04-10 1985-10-28 Mitsubishi Metal Corp 合成石英素塊の製造法及びその装置
US5152819A (en) * 1990-08-16 1992-10-06 Corning Incorporated Method of making fused silica
US5043002A (en) * 1990-08-16 1991-08-27 Corning Incorporated Method of making fused silica by decomposing siloxanes
JP3133392B2 (ja) * 1991-06-28 2001-02-05 古河電気工業株式会社 光ファイバ用スート母材の製造方法
US5702495A (en) * 1993-02-10 1997-12-30 Nikon Corporation Silica glass member for UV-lithography, method for silica glass production, and method for silica glass member production
JPH07133131A (ja) * 1993-11-04 1995-05-23 Fujikura Ltd 光ファイバ母材の製法
JP3520541B2 (ja) * 1993-12-27 2004-04-19 株式会社ニコン 石英ガラス製バーナー、これを用いて製造される石英ガラス、石英ガラスバーナーを用いた石英ガラスの製造方法
US5599371A (en) * 1994-12-30 1997-02-04 Corning Incorporated Method of using precision burners for oxidizing halide-free, silicon-containing compounds
JP3322538B2 (ja) * 1995-09-25 2002-09-09 信越化学工業株式会社 球状シリカ微粒子製造用バーナー

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000017115A1 (en) 2000-03-30
EP1140715A4 (en) 2005-10-05
JP2002526363A (ja) 2002-08-20
EP1140715A1 (en) 2001-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6588230B1 (en) Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition
KR100197470B1 (ko) 석영유리 블랭크 제조방법 및 이에 사용되는 장치
EP2583952B1 (en) Method and burner for producing a porous glass preform
JPS62187135A (ja) ガラス微粒子合成用ト−チ
JP3705169B2 (ja) 多孔質ガラス体の製造方法
KR20010079889A (ko) 용융 실리카 유리의 보울을 생성하는 버너
JPH0667764B2 (ja) ガラス微粒子生成用バ−ナ
EP1515919B1 (en) Burner assembly for producing glass preforms and corresponding production process
US20220119298A1 (en) Method of producing soot
US4915717A (en) Method of fabricating optical fiber preforms
JP4241173B2 (ja) 多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法及び前記製造法に用いられるガラス合成用バーナ
US8567218B2 (en) Burner for chemical vapour deposition of glass
US6751987B1 (en) Burners for producing boules of fused silica glass
US5516281A (en) Multiple jet burner
US7299659B2 (en) Method for manufacturing optical fiber preforms
US3327503A (en) Method and apparatus for generating a high velocity blast
JP4887270B2 (ja) 光ファイバ用ガラス母材の製造装置及び製造方法
JPS6044258B2 (ja) 合成ト−チ
JP2945660B1 (ja) 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法
US20030056538A1 (en) High heat capacity burners for producing fused silica boules
JPS6259063B2 (ko)
JP4185304B2 (ja) 光ファイバ用多孔質母材の製造方法
SU1184825A1 (ru) Горелка дл раздува волокна
JPH0712951B2 (ja) 光フアイバ用母材の製造方法
JPH01100034A (ja) 光ファイバ母材の製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid