KR940002058B1 - 실리카 유리 광 도파관 예비성형품 제조방법 - Google Patents

실리카 유리 광 도파관 예비성형품 제조방법 Download PDF

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히로시 히하라
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다까유끼 모리가와
가즈아끼 요시다
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후루가와 덴기 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

실리카 유리 광 도파관 예비성형품 제조방법
제1도는 본 발명의 제1실시예를 실시하는데 사용된 장치를 도시하는 측면도.
제2도는 제1도에 도시된 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도.
제3도는 제1실시예에 사용된 유리막대 및 부착막대 사이의 연결상태를 도시하는 도면.
제4도는 본 발명의 제2실시예를 실시하는데 사용된 장치를 도시하는 평면도.
제5도는 제4도에 도시된 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도.
제6도 및 제7도는 본 발명의 제3실시예를 실시하는데 사용된 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도.
제8도는 본 발명의 제4실시예를 실시하는데 사용된 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12, 42, 52 : 모터 13, 43, 53 : 호퍼
14, 44, 55 : 일차반죽실 16, 46, 56 : 이차반죽실
20, 61 : 크로스 헤드 21, 22, 61, 62, 82, 83 : 입구
23 : 출구 31 : 유리막대
34 : 부착막대 35, 71, 73 : 플라스틱재료
37, 75 : 형상화한 보디 92 : 압력용기
95 : 파이프 시스템
본 발명은 광 통신 또는 광학 분야에서 사용되는, 광섬유, 이미지(i age)섬유와 같은 광 도파관, 또는 라이트 가이드(light guide)를 형성시키기 위한 예비 성형품 제조 방법에 관한 것이다.
통신 또는 광학분야에 있어서, 광섬유 예비성형품, 이미지섬유 예비성형품, 또는 라이트 가이드 예비 성형품을 형성시키기 위해, VAD(증기상 축방향 증착)법과 같은 CVD(화학 증기 증착)법, CVD(수정화학 증기증착)법, OVD(외부증치증작밥)법, 또는 PCVD(플라즈마 화학 증기 증착), 슬립 캐스팅법, 또는 CVD법과 졸-겔법을 결합시키는 방법이 채택되어 왔다.
CVD법에 있어서, SiCl4또는 GeC4와 같은 할로겐화물 기체가 출발물질로서 이용된다. 이물질은 SiO2또는 GeO2의 산화물 분말로 만들도록 산화되거나 불꽃 가수분해 되며, 제조된 분말은 선결된 증착표면(예를들면, 타겟의 말단면, 실리카튜브의 내주면, 또는 맨드렐면)에 증착시키므로써 불어난다. 증착된 분말은 예비성형품을 제조시키도록 고화된다.
최근에, 모든 합성 VAD법에 따라 예비 성형품을 제조하는 수단이 고질의 광섬유를 얻을 수 있도록 채택되었다. 싱글모드 광섬유 예비 성형품 제조에 있어서, 예를들면, 코어 및 클래딩용 다공성 유리보다는 VAD법에 의해 적당한 외경비로 동시에 합성된 다음에 고화된다.
그후에, 소망하는 코어/클래딩 외경비를 얻도록, 클래딩용 다공성 유리보다는 OVD법에 의해 합성된 투명한 유리보디면에 증착된 후 고화된다.
슬립 캐스팅법에 있어서, 예를들어, 미심사의 일본국 특허 출원 공개 제64-56331호에 게시된 바와 같이, 실리카 유리분말은 슬러리를 형성하도록 물에 분산되며, 슬러리를 주형에 쏟아 부어 슬러리에 함유된 물을 주형 구멍을 통해 제거시킨다. 그 결과, 유리분말로 된 다공성 유리보디가 형성된다. 건조, 경제 및 고화된후, 다공성 유리보디가 예비 성형된다.
CVD법 및 졸-겔 법을 결합시킨 방법에 있어서, 예를들어, 미심사의 일본국 특허 출원공개 제1-294548호에 게시된 바와 같이, 주로 CVD법에 의해 제조된 막대형 다공성 유리보디(코어유리＋클래딩 유리부) 및 졸-겔법에 의해 제조된 관형 다공성 유리보디(클래딩 유리의 나머지 부분)는 로드-인-튜브(rod-in-tube)기법에 의해 결합된다. 그후에, 다공성 유리보디는 동시에 고화된다.
상술한 CVD법, 슬립캐스팅법, 및 CVD법과 졸-겔법을 결합시킨 방법은 하기의 기술적 문제를 갖고 있다.
CVD법에서, 우수한 생산품을 얻기 위한 기술적 완전도가 높다하더라도, 산화물 분말의 증착 효율은 30%-50% 정도로 낮고, 시설규모는 폐기가스 처리로 인해 커지게 되어, 수율, 제조비, 및 시설 경제면에서 문제가 생긴다.
슬립 캐스팅법은 간단한 설비로 고효율로서 고질의 다공성 유리 보디를 제조할 수 있다. 그러나, 도파관 구조물은 이러한 기법만으로는 제조될 수 없다.
따라서, 슬립 캐스팅법은 이 점에서 개선되어야 하며, 또는 다른 수단과 결합하여 사용되어야 한다. 그러나, 슬립 캐스팅법과 관계된 종래 기술은 이와 같은 기법을 제시하고 있지 않다.
CVD법과 졸-겔법을 결합시킨 방법은 예를들면, 재료로 쓰이는 알콕사이드 단가가 높고 건조시 겔 제품이 쉽게 균열되어, 예비 성형품 크기를 증가시키기가 곤란하다는 점에서 문제가 있다.
도파관 에비 성형품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법에다, SP(기계적으로 성형된 예비 성형품)에 의한 유리 성형품 제조방법이 예를들면, 미심사의 일본국 특허출원공개 제60-210539호 및 61-266325 및 글래스테치 베르(Glastech. Ber) 60(1987)에 개시된 바와 같이 채택되었다.
이 방법에서, 동축 스크루 컨베이어는 코어, 클래딩용 실리카 미세분말을 실리카 유리관에 채워져 압축시키는데 사용된다. 그후, 다공성 에비성형품을 실리카 유리관에서 끄집어 내고 응고시킨다.
이 MSP방법에서, 코어 및 클래딩부는 실리카 유리관에서 동시에 형성된다. 이방법에서 형체를 이룬 보디는 비균질이다. 이 때문에 예비성형품에 기포를 발생시킨다.
또한, MSP법에서, 예비 성형품의 크기는 주형으로 제공되는 실리카 유리관에 의해서 편리하게 결정되는 것은 아니다.
본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로, 그의 목적은 실리카 유리광 도파관 예비 성형품을 제작하는 신규법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적으로는 고질의 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품을 합리적으로 경제적으로 제작할수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 : 적어도 두 개의 분리된 입구, 입구와 연통하는 한 출구 및 입구를 출구와 연결시키는 적어도 두 개의 통로를 구비하고, 통로 연결부가 동심으로 배치되어 있는 중심부 및 외주부를 갖는 압출장치를 준비하는 단계; 코어 재료를 상응하는 입구로부터 연결부의 중심부와 연통하는 한 통로에 공급하고, 클래딩 재료를 상응하는 입구로부터 외주부와 연통하는 다른쪽 통로에 공급하여, 두재료를 연결부에서 서로 접합시키는 단계; 중심부에서 코어에 상응하는 부분 및 중심부 주변의 클래딩에 상응하는 부분을 갖는 일체로 된 보디를 출구로부터 압출시키는 단계; 형상화된 보디로부터 불순물을 제거시키는 단계; 및 만들어진 보디를 고화시키는 단계로 압출시키는 단계; 형상화된 보디로부터 불순물을 제거시키는 단계; 및 만들어진 보디를 고화시키는 단계로 구성되는 실리카 유리광 도파관 예비 성형품 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따라, 코어에 상응하는 부분 및 클래딩에 상응하는 두부분 사이에 기포를 생성시킬 수 있는 물질을 트랩하지 않고 강제로 일체화 될 수 있다. 따라서, 고질의 광 도파관 예비성형품은 낮은 비용 및 고수율로 제조될 수 있다.
본 발명의 목적 및 장점은 하기 설명에 서술될 것이며, 부분적으로 이 설명으로부터 명백해지거나 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부도면에 특별히 나타낸 수단 및 컴비네이션에 의해 알 수 있고 얻을 수 있다.
명세서에 포함되고 그 일부를 이루는 첨부도면은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하며, 상술한 일반적인 설명 및 하기의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명에 있어서, 적어도 두 개의 입구가 압출장치에 형성된다.
코어재료는 한 입구로부터 공급되고, 클래딩 재료는 다른 입구로부터 공급된다. 두 재료는 동심상의 부분으로 구성된 형태를 갖는 연결부에서 서로 접합되고 한 출구로부터 압출되어, 중심부에 코어에 상응하는 부분 및 코어부 주위의 클래딩에 상응하는 부분을 갖는 일체로 된 보디를 형성시킨다. 형체를 이룬 보디가 건조된 다음에 탈지 및 정제된다. 형체를 이룬 보디에 포함된 결합체는 탈지 단계에서 제거되며, 보디에 포함된 OH-라디칼 및 다른 금속원소는 정제단계시에 제거된다. 그후, 보디는 광 도판관 예비 성형품을 제조하도록 굳혀진다.
실리카 유리 분말을 포함하는 플라스틱 재료는 클래딩 재료로서 사용될 수 있다. 주로 실리카 분말을 포함하는 플라스틱 재료 또는 실리카 유리로 구성되는 유리막대는 코어 재료로서 사용될 수 있다.
실리카 유리분말을 포함하는 플라스틱 재료는 재료에 가소성을 주도록, 물을 첨가하고, 필요하다면, 순수한 실리카 유리 분말 또는 극소량의 도팬트(dopant)가 첨가된 실리카 유리 분말에 성형 보조물(결합제)을 첨가하고 합성된 재료를 균일하게 혼합반죽하여 얻어진 재료를 뜻한다.
극소량의 도팬트가 첨가된 실리카 유리분말은 순수한 실리카 유리분말 및 도팬트 분말 재료의 분말 혼합물, 순수한 실리카 유리 분말에 도팬트의 아세테이트, 질산염 또는 알콕사이드와 같은 용액 상태의 도팬트를 첨가하여 형성된 분말, 및 CVD법으로 합성된 도팬트를 포함하는 실리카 분말을 포함한다.
주로 실리카 유리로 된 유리막대가 코어재료로서 사용될 때, 압출장치의 코어 입구에서 연결부로의 통로가 일직선으로 되어야 한다.
실리카 유리막대가 코어 재료로서 사용될 때, 실리카 유리막대는 VAD법과 같은 CVD법에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
위와같이 하는 한 이유로는 예비 성형품의 코어로서 제공되는 유리막대가 기술적으로 거의 완전하게 완성되는 CVD법에 의해 고질의 것으로 제작될 수 있기 때문이다. 다른 이유로는 에비성형품의 유리막대 체적비가 작기 때문이다. 즉, CVD법에 의해 얻어진 산화물 분말의 증착 효율이 작지마는 수율감소로 인해 전체적으로 보아 설비규모가 커지는 것을 막을 수 있다.
또한, 유리막대 표면상의 클래딩 재료로서의 형상화한 보디가 건조, 정제, 고화될 때, 코어로서의 유리막대는 그 내부에 기포를 가지고 있지 않고 유리 분말로 형상화한 보디로부터 형성된 기포가 유리막대로 확산되지 않고 외부로 확산되기 때문에, 기포는 거의 존재하지 않는다.
특히, 표면부의 클래딩 유리부를 갖는 유리막대가 코어재료로서 사용될 때, 코어와 클래딩 사이의 경계면에는 기포가 존재하지 않는다.
기포가 클래딩 재료의 고화단계시에 남아 있더라도, 기포가 남아 있는 부분이 코어와 클래딩 사이의 경계면 외부에 형성되기 때문에, 상술한 바와 같이 산란 손실이 일어나지 않는다. 따라서, 표면에 클래딩 유리부분을 갖는 유리막대는 코어재료로서 사용되는 것이 바람직하다.
유리막대가 코어재료로서 사용될 때, 유리막대 및 클래딩 재료로서의 플라스틱 재료가 유리막대 표면상에 유리분말로 형성화한 보디를 형성하도록 각각의 통로로 공급되어야 한다. 따라서, 소망하는 형체로된 보디는 경제적인 설비 및 고수율을 갖는 간단한 단계에 의해서 성형될 수 있다. 또한, 클래딩 재료로서의 형체를 이룬 보디는 후처리시에 다만 건조, 정제, 고화될 핑요가 있다.
또한, 예비성형품의 코어부가 물리적 성질이 안정한 유리막대(견고한 재료)이기 때문에, 유리막대에 형성된 유리분말로 형상화한 보디(플라스틱재료)는 안정하게 지지된다. 따라서, 큰 외경을 갖는 유리분말로 형상화된 보디일지라도 용이하게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 광 도판관 예비성형품을 제조함으로써, 예비성형품의 질이 향상될 수 있고, 그의 생산비 감소로 매우 경적으로 제조될 수 있어서 수율이 증대될 수 있다.
실리카 분말을 포함하는 플라스틱 재료가 코어재료로서 사용될 때, 코어 및 클래딩 플라스틱 재료는 일체로 형상화한 보디를 성형하도록 압출장치의 압출다이에 공급될 수 있다.
따라서, 형상화된 보디가 경제적인 설비 및 간단한 단계에 의해서 얻어질 수 있기 때문에, 고질 및 고수율을 달성할 수 있다.
본 발명은 하기에서 더욱 더 상세하게 기술될 것이다.
제1도는 본 발명의 제1실시예를 실시하는데 사용된 장치를 도시하는 측면도이고, 제2도는 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도이다.
전동 수단을 갖는 모터(12), 호퍼(13)를 갖는 일차 반죽실(14), 전공실(15) 및 이차 반죽실(16)은 머신베이스(11)상에 연속적으로 결합되어 배치되어 있다. 한 스크루(도시되지 않음)는 일차 반죽실(14)에 통합되어 모터(12) 및 전동축(17)에 의해 회전되며, 다른 스크루(도시되지 않음)는 이차 반북실(16)에 통합되어 모터(12) 및 전동축(18)에 의해 회전된다. 크로스 헤드(20)는 머신 베이스(19)상에 배치되어 있다.
제2도에 도시된 바와 같이, 크로스헤드(20)는 두 개의 분리된 입구(21 및 22), 한 공동출구(23), 입구(21 및 22)에서 출구(23)로 뻗어 있는 두 통로(24 및 25) 및 입구(21 및 22)와 출구(23) 사이에 형성되고 두 통로(24 및 25)가 상호 접하는 연결부(26)를 구비하고 있다. 연결부(26)에서, 통로(24 및 25)는 동심상의 부분으로 이루어진 형태를 갖도록 서로 접한다.
이와 같은 배열에 있어서, 한 통로(24)는 연결부(26)에 대해 일직선으로 형성되어 있다.
상기 배열을 갖는 크로스 헤드(20)에 있어서, 유리막대 공급기(도시되지 않음)는 한 입구(21)의 측부에 배치되고, 다른 입구(22)는 이차 반죽실(16)에 연결되어 있다.
코어 재료로서의 실리카 유리막대(31)는 입구(21)로부터 삽입되며, 실리카 유리막대(31)는 VAD법과 같은 CAD법에 의해 성형된다.
유리막대(31)는 제3도에 도시된 바와 같이 다만 코어 유리(32)만으로 형성되거나 또는 그 표면부에 클래딩 유리(33) 부분을 가질 수 있다.
제3도에 도시된 바와 같이, 적당한 길이를 갖고 압출다이의 지지체 또는 더미로서 사용되는 부착막대(34)는 유리막대(31)의 한쪽 또는 양단부에 용접된다.
유리막대(31)와 동일한 실리카 유리는 물론, 부착막대(34)의 재료로서, 세라믹 및 실리카 보다 낮은 등급의 유리를 들 수 있다.
클래딩 재료로서의 플라스틱 재료(35)는 주로 실리카 유리 분말로 구성되어 있으며, 100㎛ 이하의 입자크기를 갖는 실리카 압자로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 주재료에다, 플루오르 또는 붕소질 도팬트가 필요로 할 때 프라스틱 재료(35)의 주재료에 굴절률 제어용 재료로서 가해진다. 플라스틱 재료(35)는 재료에 가소성을 부여하도록, 실리카 유리분말 또는 소량의 도팬트가 첨가된 실리카 유리분말에 순수한 물, 필요하다면, 성형보조물(결합제)를 첨가하여, 합성된 재료를 균일하게 혼합반죽하므로써 준비된다.
성형보조물 예로는 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 글리세린과 같은 유기물질 및 콜리이드 실리카와 같은 무기질을 들 수 있다.
플라스틱 재료(35)에 대한 성형보조물의 첨가량은 분말 유리재료에 대해 약 1-20wt.%이다.
플라스틱 재료(35)는 입구(22)로부터 공급된다.
플라스틱재료(35)의 입구는 다수의 위치에 형성될 수 있는데, 예를들면, 다른 입구가 입구(22)의 반대측부에 형성될 수 있다. 이와 같은 배열로, 클래딩 재료로서의 플라스틱 재료는 훨씬 더 용이하게 유리막대(31)의 표면에 균일하게 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 대한 작동은 하기에 설명될 것이다. 유리막대(31)의 한 단부에 연결되는 부착막대(34)는 크로스 헤드(20)의 입구(21)측부에 배치된 유리막대 공급기(도시되지 않음)에 의해 유지되며, 유리막대(31)의 말단부는 크로스 헤드(20)의 입구(21)에 삽입된다. 플라스틱 재료(35)가 호퍼(13)로부터 일차 반죽실(14)로 공급된 후에, 유리막대 공급기 및 모터(12)는 작동 상태의 각각의 부품을 세트 하도록 구동된다.
그 결과, 유리막대(31)는 유리막대 공급기에 의해 크로스 헤드(20)의 입구(21)에서 통로(24)로 공급되며, 일차 반죽실(14)의 플라스틱 재료(35)는 소정의 압출속도로 크로스헤드(20)의 입구(22)를 통해 진공실(15) 및 이차 반죽실(16)에서 통로(25)로 공급된다.
유리막대(31) 및 플라스틱재료(35)는 크로스 헤드(20)의 연결부(26)에서 상호 접한다. 상술한 바와 같이, 연결부(26)는 동심상의 부분을 이루는 형태를 갖는데, 즉, 그 중심부는 통로(24)에 해당되고, 그 외주부는 통로(25)에 해당된다. 따라서, 유리막대(31)의 표면은 플라스틱 재료(35)로 덮여진다.유리막대(31) 및 플라스틱 재료(35)는 크로스 헤드(20)의 출구(23)에서 일로 압출되어, 플라스틱 재료로 구성되는 다공성 유리보디(36)가 유리막대(31)표면에 성형되는 형성화한 보디(37)를 성형시킨다.
그후에, 형상화한 보디(37)는 다공성 유리보디(36)에 물을 제거시키도록 건조기에 의해 건조되고 탈지로에서 탈지(결합제 제거)된다.
계속해서, 관례적인 방법에 따라 정제처리된 다음에 고화처리되어 예비 성형품을 얻는다.
유리막대(31)는 입구(21)의 인접하는 부분 및 연결부에서 지지되는 동안에 공급되는 것이 바람직하다. 그결과, 예비 성형품의 코어 엑센트리서티(eccentricity)가 질을 향상시키도록 억압된다.
본 발명의 제2실시예는 하기에 기술될 것이다.
제4도는 본 발명의 제2실시예를 실시하는데 사용된 장치를 도시하는 단면도이고, 제5도는 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도이다.
제4도 및 제5도에 도시된 압출 성형장치에 있어서, 두 압출기(41 및 51)는 크로스 헤드(61)를 통해서 수직으로 결합되어 있다.
제4도를 참조하면, 한 압출기(41)는 전동수단을 갖는 모터(42), 호퍼(43)를 구비하는 일차 반죽실(44), 진공실(45) 및 이차 반죽실(46)이 연속적으로 연결되어 있는 배열을 갖고 있다. 스크류(도시되지 않음)는 일차 반죽실(44)에 통합되어 있고 모터(42) 및 전동축(도시되지 않음)에 의해 회전되며, 다른 스크류(도시되지 않음)는 이차 반죽실(46)에 통합되어 있고 모터(42) 및 전동축(도시되지 않음)에 의해 회전된다.
제4도를 참조하면, 다른 압출기(51)도 또한 전동수단을 갖는 모터(52), 호퍼(53)를 구비하는 일차 반죽실(54), 진공실(55) 및 이차 반죽실(56)의 연속적으로 연결되는 배열을 갖고 있다. 스크루(도시되지 않음)는 일차 반죽실(54)에 통합되어 있고 모터(52) 및 전동축(도시되지 않음)에 의해 회전되며, 다른 스크루(도시되지 않음)는 이차 반죽실(56)에 통합되어 있고 모터(52) 및 전동축(도시되지 않음)에 의해 회전된다.
제5도에 도시된 크로스헤드(61)는 두 개의 분리된 입구(62 및 63), 한 공동출구(64), 입구(62 및 63)에서 출구(64)로 뻗어 있는 두 통로(65 및 66) 및 입구(62 및 63)와 출구(64) 사이에 형성되고 두 통로(65 및 66)가 상호 접하는 연결부(67)를 갖고 있다. 연결부(67)에서, 통로(65 및 66)는 동심상으로 상호 접해 있다.
위와 같은 배열에 있어서, 한 통로(65)는 연결부(67)의 중심부와 연통하며, 다른통로(66)는 외주부와 연통한다.
상기 배열을 갖는 크로스 헤드(61)에 있어서, 압출기(41)의 이차 반죽실(46)은 한 입구(62)에 연결되어 있으며, 압출기(51)의 이차 반죽실(56)은 다른 입구(63)에 연결되어 있다.
코어 재료로서의 플라스틱 재료(71)는 입구(62)로부터 공급되고, 클래딩 재료로서의 플라스틱 재료는 입구(63)로부터 공급된다.
이 플라스틱, 재료는 주로 실리카 유리분말로 이루어져 있다.
주 재료로서의 SiO2은 물론, GeO2, P2O5, 또는 Al2O3와 같은 화합물이 굴절률을 조절(증가)시키기 위한 첨가제로서 필요시에 플라스틱 재료(71)에 첨가된다. 한편, B2O3또는 F와 같은 화합물의 주재료로서의 SiO2은 물론, 굴절률을 조절(감소시키기 위한 첨가제로서 플라스틱 재료(73)에 첨가된다.
이들 화합물은 분말 형태로 혼합되거나 아세테이트, 질산염 또는 알콕사이드와 같은 용액으로서 첨가된다. 양자택일적으로, 화합물을 포함하는 실리카 분말이 CVD법에 의해 합성될 수 있다.
플라스틱 재료(71 및 73)는 제1실시예의 플라스틱 재료에 대한 절차와 완전히 동일한 절차에 따라 준비 될 수 있다.
제1 실시예에서와 같이, 클래딩 재료로서의 플라스틱 재료(73)를 공급하기 위한 입구는 다수의 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 대한 작동이 하기에 기술될 것이다.
플라스틱 재료(71)는 호퍼(43)에서 일차 반죽실(474)로 공급되고, 플라스틱 재료(73)는 호퍼(53)에서 일차 반죽실(54)로 공급된다. 모터(42 및 53)는 플라스틱 재료(71 및 73)을 공급하도록 선결속도로 구동된다.
성형 장치가 이런식으로 작동될때, 제5도에 도시된 바와 같이, 일차 반죽실(44)의 플라스틱 재료(71)는 진공실(45) 및 이차 반죽실(46)을 통해 크로스 헤드(61)의 입구(62)로부터 통로(60)로 공급되며, 일차 반죽신(54)의 플라스틱 재료(73)는 진공실 (55)및 이차 반죽실(56)을 통해 트로스 헤드(61)의 입구(63)로부터 통로(66)로 플라스틱 재료(71 및 73)는 그 중심부에 코어로서의 다공성 유리보디(72) 및 그 외주부에 클래딩으로서의 다공성 유리보디(74)를 구비하는 형상화한 보디(75)를 성형시키도록 크로스헤드(61)의 연결부(67)에서 상호 접한다. 형상화한 보디(75)는 출구(다이부, 64)로부터 압출된다.
그후, 형상화한 보디(75)는 물을 제거시키도록 건조기에 의해 건조되고 탈지로에서 탈지(결합체 제거)된다.
계속하여, 종래 방법에 따라 정체 처리된 다음에 고화처리되어, 예비성형품을 얻는다.
본 발명의 제3 실시예는 하기에 기술될 것이다.
상기 제1 및 제2 실시예에 있어서, 코어 재료의 입구 및 클래딩 재료의 입구는 상호수직으로 배치되어 있다. 제3 실시예에 있어서, 그러나, 입구는 입구축에 의해 규정된 각도가 90보다 작게 형성되어 있다.
입구가 이런식으로 배치될 때, 클래딩 재료는 형상화한 보디의 스트레인 또는 밀도의 비균질성을 감소시키도록 훨씬 더 균일하게 흐를 수 있다.
제6도 및 제7도는 제3 실시예를 실시하기 위한 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도이며, 각각, 제2도 및 제5도에 상응한다. 제6도에서, 입구(82)는 제2도에 도시된 입구(22) 대신에 형성된다. 제7도에서, 입구(83)는 입구(63) 대신에 형성된다.
제6도에 도시된 입구(21) 및 입구(82)의 축에 의해 규정된 각도(α) 및 제7도에 도시된 입구(62) 및 입구 (83)의 축에 의해 규정된 각도(β)는 90보다 작게 세트되어 있다.
이 실시예에서, 광 도파관 예비성형품은 제1 및 제2 실시예에서와 동일한 절차에 의해 제6도 및 7도에 도시된 장치를 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예는 하기에 기술될 것이다. 이 실시예에서, 출구 직경은 형상화된 보디의 외경을 세밀하게 조절할 수 있도록 가변적이다. 그 결과, 심지어 코어 막대의 외경이 설계값에서 거의 변화되지 않을 때, 예비 성형품 제작에 있어서, 외경은 출구에서 다이를 교체시키지 않고도 조절될 수 있다.
제8도는 제4실시예를 실시하기 위한 장치의 크로스 헤드를 도시하는 단면도이다. 이 크로스 헤드의 기본배열이 제2도에 도시된 크로스 헤드의 기본 배열과 유사하므로, 제 2도에서와 같은 부품에 대해서는 설명을 생략할 것이다.
이 크로스 헤드에서, 팽창 가능성을 갖는 링형 다이(91)는 출구(23)의 직경을 조절하도록 출구(23)의 내주면에 배치된다.
다이(91)는 고무 또는 합성수지와 같은 탄성재료로 구성되어 있다.
다이(91)는 그 내주면이 출구(23)의 내주면과 같은 높이로 되도록 출구(23)에 조립된다.
다이(91)를 반지름 방향으로 수축시키고 팽창시키기 위한 압력용기(92)는 다이(91)의 외주면상에 배치되어 있다.
압력용기(92)는 그 외주부에 공간부(93)를 갖는 링으로 구성되어 있으며, 공간부(93)는 U자형 단면 형상을 갖는다.
압력용기(92)는 다이(91)의 외주면과 접촉하게 되도록 출구(23)의 두꺼운 벽부에 밀폐되어 묻혀져 있다.
관통구멍(94)은 압력용기(92)의 공간부(93)와 연통하도록 출구(23)의 외주면에 형성되어 있다.
예를들여, 유체탱크, 펌프, 및 밸브(도시되지 않음)을 구비하는 파이프 시스템(95)이 압력용기(92)의 공간부(93)와 연통하도록 관통구멍(94)에 연결되어 있다. 제 8도를 참조하면, 파이프 시스템(95)는 유체를 장입하고 방출시키는 기능을 갖고 있다.
파이프 시스템(95)에서 압력용기(92)의 공간부(93)로 공급되어질 유체(96)는 액체 또는 기체이며, 두가지로부터 적절히 선택된다.
그러나, 물이 작은 압축비를 가지면서 경제적이면서 취급하기가 용이하기 때문에 유체(96)로는 물이 바람직하다.
압력용기(92)와 같이, 공간부(93)의 상부면이 밀폐되어 있는 중공 루우프 밴드가 채택될 수 있다.
이와 같은 구조에 있어서, 밴드의 중공부가 공간부(93)로서 제공되기 때문에, 파이프 시스템(95)을 연결시키기 위한 연결구멍은 밴드(압력용기(92))의 외주부에 형성된다.
압력용기(92)는 공간부(93)를 갖는 링 또는 중공 밴드를 사용함이 없이 형성될 수 있다. 즉, 링 또는 벨트를 조립하고 지지하기 위한 조립공간을 갖는 출구(23) 부분은 압력용기(92)로서 직접 사용된다.
이와 같은 구조에 있어서, 출구(23)의 조립공간은 관통구멍(94)을 제외하고는 기밀하게 밀폐되어 있다.
또한, 이와 같은 구조에 있어서, 광 도파관 예비 성형품은 제 1실시예에서와 같은 절차에 의해 제작될 수 있다.
[예 (1)]
이 예는 본 발명의 제 1실시예에 해당된다.
실리카 유리막대(31)로서, Sio2-GeO2로 형성된 코어 유리(32) 및 순수한 Sio2로 형성된 클래딩 유리(33)부를 갖는 유리막대가 사용되었다.
이 유리막대(31)는 VAD법에 의해 성형되었다. 코어 유리(32) : 클래딩유리(33)의 외경비는 1 : 3 이었고, 코어유리(32)와 클래딩 유리(33) 사이의 비굴절률(Δ)차는 0.3%이었다. 유리막대 직경은 8㎜ 이었고, 그 길이는 600㎜ 이었다.
실리카 유리로 구성되고 8m 의 직경 및 300㎜ 의 길이를 갖는 부착막대(34)가 유리막대(31)의 한단부에 지지체로서 유리 용접되었다.
플라스틱 재료(35)는 8㎛의 평균입자 크기를 갖는 실리카(SiO2)분말에 결합체로서 메틸셀룰로오스를 첨가하고, 두 재료를 혼합하고, 합성된 혼합물을 물과 함께 반죽하므로써 얻어졌다. 실리카 분말 : 메틸 셀룰로오스 : 순수한물의 혼합비는 100 : 3 : 22 이었다.
장치는 상술한 바와 같은 절차로 작동되었다.
유리막대(31)는 유리막대 공급기에 의해서 크로스헤드(20)의 입구(21)에서 통로(24)로 공급되었으며, 일차반죽실(14)의 플라스틱 재료(35)는 30kg/h의 압출속도로 크로스헤드(20)의 입구(22)를 통해 진공실(15) 및 이차반죽실(16)에서 통로(25)로 공급되었다.
유리막대(31) 및 플라스틱 재료(35)는 연결부(26)에서 서로 접하였고, 크로스 헤드(20)의 출구(23)으로부터 일체로 압출되었다.
그 결과, 플라스틱 재료로 구성되는 다공성유리보디(36)이 유리막대(31)의 표면상에 형성되는 형성화한 보디(37)가 얻어졌다.
상기 압출에 요구되는 시간은 15분이었다.
플라스틱 재료(35)가 유리막대(31) 및 부착막대(34)의 표면상에 형성된 후에, 부착막대(34)의 표면상에 부착된 유리분말 다공성 보디(36)만이 제거되고, 유리막대(31)의 표면상의 유리분말 다공성 보디(36)는 110℃의 건조기에서 건조되었다. 그후, 4시간 동안 500℃에서 탈지되었다.
탈지된 유리분말 다공성 보디(36)는 약 50㎜ 의 외경 및 약 60%의 상대밀도를 갖고 있었다.
계속하여, 탈지된 유리분말 다공성 보디(36)는 종래방법에 따라 정체처리(1200℃의 He/Cl2공기하에서) 및 고화처리(1600℃ 의 He 공기하에서)되어, 광섬유 예비 성형품이 얻어졌다.
그후, 상기 예비성형품은 125㎛의 외경을 갖는 싱글모드 광섬유를 성형하도록 드로우잉되었으며, 자외선 경화수지로 제조되고 400㎛의 외경을 갖는 코팅이 드로우잉 직후에 광섬유의 외주면상에 형성되었다.
얻어진 코트된 광섬유는 주로 종래의 모든 합성 VAD법에 의해 얻어진 광섬유의 전송특성과 동등한 전송특성을 가졌다.
[예 (2)]
이 예는 본 발명의 제 2실시예에 해당된다.
플라스틱재료(71)는 불꽃합성에 의해 합성되고 100 : 36의 분말 : 용액 비로 0.7㎛의 평균입자 크기를 갖는 실리카 분말 (굴절률을 증가시키기 위한 도팬트로서의 3.6wt.%의 GeO2를 포함하는)에 10% PVA 수용액을 첨가하고, 두 재료를 균일하게 반죽하므로써 얻어졌다.
플라스틱 재료(73)는 100 : 3 : 22의 분말 : 메틸셀룰로오스 : 순수한 물 비로 8㎛의 평균입자크기를 갖는 실리카 분말에 결합체로서의 메틸셀룰로오스 및 순수한 물을 첨가하고, 이들 재료를 균일하게 반죽하므로써 얻어졌다.
압출성형장치로서, 4㎜의 말단부 직경을 갖는 통로(65) 및 50㎜의 말단부 직경을 갖는 연결부 (68)로 이루어진 장치가 사용되었다.
플라스틱 재료(71)는 호퍼(43)에서 일차 반죽실 (44)로 공급되었고, 플라스틱재료(73)는 호퍼(53)에서 일차반죽실(54)로 공급되었다. 모터(42 및 52)는 플라스틱재료(71)의 압출속도를 0.2kg/h로, 플라스틱재료(73)의 압출속도를 40kg/h로 유지시키도록 구동되었다. 일차반죽실(44)의 플라스틱재료(71)는 진공실(45) 및 이차 반죽실(46)을 통해 크로스 헤드(61)의 입구(62)로부터 통로(65)로 공급되었으며, 일차 반죽실(54)의 플라스틱재료(73)는 진공실(55) 및 이차 반죽실(56)을 통해 입구(63)로부터 통로(66)로 공급되었다.
이들 플라스틱재료(71 및 73)는 그 중심부에서 코어로서의 다공성 유리보디(72) 및 그 외주부에서 클래딩으로서의 다공성 유리보디(74)를 갖는 형상화한 보디(75)를 성형시키도록 크로스 헤드(61)의 연결부(67)에서 상호 접했다. 형상화한 보디(75)는 크로스 헤드(61)의 출구(다이부, 64)로부터 압출되었다.
상기 압출에 요구된 시간은 15분이었다.
성형된 보디(75)는 110℃의 건조기에서 건조되었고 500℃에서 4시간 동안 탈지되었다.
위와 같이 처리된 형상화한 보디(75)는 약 48㎜ 의 외경 및 약 57%의 상대밀도를 갖고 있었다.
건조 및 탈지된 후에, 성형된 보디(75)는 광섬유 예비성형품을 성형하도록 정제되고 고화되었다.
탈수 및 정제 처리는 종래 방법에 따라 1200℃에서 He/Cl2공기하에서 행해졌고, 고화처리는 1600℃에서 He 공기하에서 행해졌다.
그후, 상기 예비성형품은 125㎛의 외경을 갖는 싱글모드 광섬유를 성형하도록 공지된 방법으로 드로우잉 되었으며, 자외선 경화수지로 구성되고 400㎛의 외경을 갖는 코팅이 드로우잉 직후에 광섬유의 외주면상에 형성되었다.
코트된 예(2)의 광섬유는 주로 종래의 모든 합성 VAD법에 의해 얻어진 광섬유의 전송특성과 같은 전송특성을 가졌다.
[예 (3)]
이 예는 본 발명의 제3 실시예에 해당된다.
제6도에 도시된 입구(21 및 82)의 축에 의해 규정된 각도(α)가 60°로 세트되어 있는 장치가 준비되었다.
이와 같은 장치는 예(1)과 같은 절차에 의해 형상화한 보디를 제작하는데 사용되었다. 형상화한 보디는 예(1)의 형상화한 보디보다 작은 스트레인 및 밀도의 비균질성을 갖고 있었다.
형상화한 보디는 예(1)과 동일한 형태를 갖는 광섬유 예비 성형품을 성형하도록 예(1)에서와 같은 절차에 따라 처리되었다. 또한, 코트된 광섬유는 예(1)에서와 동일한 절차에 따라 제조되었다.
코트된 광섬유는 주로 종래의 모든 합성 VAD법에 의해 얻어진 광섬유의 전송특성과 동등한 전송특성을 갖고 있었다.
한편, 제 7도에 도시된 입구(62 및 83)의 축에 의해 규정된 각도(β)가 60°로 되어 있는 장치가 준비되었다.
이와 같은 장치는 예(2)에서와 같은 절차에 따라 형상화한 보디를 제작하도록 사용되었다. 형상화한 보디는 예(2)의 형상화한 보디보다 작은 스트레인 및 밀도의 비균질성을 갖고 있었다.
형상화한 보디는 예(2)와 동일한 형태를 갖는 광섬유 예비성형품을 성형하도록 예(2)에서와 같은 절차에 따라 처리되었다. 또한 코트된 광섬유는 예(2)에서 같은 절차에 따라 제조되었다.
코트된 광섬유는 주로 종래의 모든 합성 VAD법에 의해 얻어진 광섬유의 전송특성과 동등한 전송특성을 가졌다.
[예(4)]
이 예는 본 발명의 제4 실시예에 해당된다.
제8도에서, 연결부(67)의 말단부 직경은 55㎜ 이었고, 다이(91)의 내경은 55㎜ 이었다. 이 상태에서, 압력매질로서 물(유체(96))이 용기(92)를 팽창시키도록 파이프 시스템(95)에서 압력용기(82)로 채워졌다. 그 결과, 다이(91)는 다이의 직경을 감소시키도록 반지름 반향으로 축소되었고, 다이 직경은 50㎜ 가 되었다.
위와 같은 배열에 있어서, 예(1)에서와 동일한 절차에 따라 압출성형품이 예비 성형될 수 있는 상태는 예(1)와 유사한 유리막대 및 플라스틱 재료를 이용하므로써 얻어질 수 있다.
8㎜ 로 설계된 코어막대 외경은 HF에 의한 에칭의 비균질성으로 인해, 7.8㎜ (클래딩 : 코어의 외경비=1 : 2.9)로 되었다. 코어 막대를 이용하여 예(1)와 유사한 압출 성형품을 예비성형 시키도록, 압력매질로서 물(유체(96))이 다이(91)이 내경을 52㎜ 로 조절하도록 압력용기(92)로부터 배출되는 것을 요한다. 상술한 다이(91)의 내경을 조절하여, 압출성형품이 예비 성형되었다. 그 결과, 52㎜ 의 외경 및 600m 의 길이를 갖는 형상화한 보디가 얻어졌다.
형상화한 보디는 예비성형품을 성형시키도록 예(1)에서와 동일한 절차에 따라 처리되었다. 예비성형품은 광섬유를 제조하도록 예(1)에서와 같은 절차에 따라 처리되었다. 그 결과, 소망하는 형태를 갖는 예(1)와 동등한 싱글모드 광섬유가 얻어졌다.
싱글모드 광섬유가 상기 각각의 예에서 예시되어 있으나, 광섬유가 이런 형태로 제한되어 있지는 않다. 또한, 본 발명은 광섬유 예비 성형품에 한정되어 있는 것이 아니라, 이미지 섬유와 같은 다른 광 도파관, 라이트 가이드에 적용될 수 있다.
다른 장점 및 변경은 당해 기술분야의 숙련공에게 쉽게 떠오를 것이다. 따라서, 보다 광범위한 실시예에 있어서의 본 발명을 구체적인 상세한 설명에 한정되어 있지 않으며, 여기에 도시되고 기술된 예로서 예시되었다. 따라서, 여러 가지 변경이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 의도를 벗어나지 않고 행해질 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 두개의 분리된 입구, 상기 입구와 연통하는 한 출구 및 상기 입구를 상기 출구와 연결시키는 적어도 두 개의 통로를 구비하고, 상기 통로의 연결부의 부분이 동심으로 배치되는 중심부 및 외주부를 갖는 압출장치를 준비하는 단계; 코어 재료를 상응하는 입구로부터 상기 연결부의 중심부와 연통하는 한 통로에 공급하고, 클래딩 재료를 상응하는 입루로부터 외주부와 연통하는 다른 통로에 공급하여, 두재료를 상기 연결부에서 상호 접하게 하는 단계; 그 중심부에 코어에 해당하는 부분 및 중심부 주변에 클래딩에 해당하는 부분을 갖는 일체로 형상화한 보디를 상기 출구로부터 압출시키는 단계 ; 상기 형상화한 보디를 건조시키는 단계; 상기 형상화한 보디에서 불순물을 제거시키는 단계; 및 형상화한 보디를 고화시키는 단계로 구성되는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 코어재료를 공급하기 위한 상기 입구로부터 뻗어있는 통로는 일직선으로 형성되는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 코어 재료는 주로 실리카 유리를 포함하는 유리막대이고, 클래딩 재료는 실리카 유리 분말을 포함하는 플라스틱 재료인 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유리막대는 CVD법에 의해 얻어지는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유리막대는 그 외주면상에 형성된 클래딩 재료로 된 부분을 갖는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  6. 제2항에 있어서, 코어 및 클래딩 재료는 실리카 유리 분말을 포함하는 플라스틱 재료로 형성되는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 코어 재료를 공급하기 위한 상기 입구 및 클래딩 재료를 공급하기 위한 상기 입구의 축에 의해 규정된 각도는 90°보다 작은 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 압출장치의 출구 직경은 가변적인 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 팽창성을 갖는 링 형 다이부재는 상기 출구의 내주면에 제공되고, 상기 다이부재를 반지름 방향으로 수축하고 팽창시키기 위한, 압력용기는 상기 다이부재의 외주면에 제공되어, 상기 출구 직경을 변화시키는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제거 단계는 상기 형상화한 보디에서 결합제를 제거시키는 단계 및 상기 형상화한 보디를 정제시키는 단계로 구성되는 실리카 유리 광 도파관 예비 성형품 제조방법.
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