KR940011122B1 - 유리모재의 화염연마방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리모재의 화염연마방법

제 1 도는 본 발명의 일실시태양의 개략설명도이며, 실시예 1에 있어서 한쪽에 산수소화염을 배열한 경우를 표시한 도면.

제 2 도는 본 발명의 다른 실시태양의 개략설명도이며 실시예 2에 있어서 양쪽에 산수소화염을 배열한 경우를 표시한 도면.

제 3 도는 본 발명의 또다른 실시태양의 개략설명도이며, 실시예 3에 있어서 N₂내뿜기용 버너를 아래쪽에 배치한 경우를 표시한 도면.

제 4 도는 본 발명의 또다른 실시태양의 개략설명도이며, 실시예 4에 있어서 가열용 보조버너를 아래쪽에 배치한 경우를 표시한 도면.

제 5 도는 종래법의 개략설명도.

제 6 도는 유리미립자의 퇴정공정을 표시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 지지봉 (2) : 유리모재

(3) : 산수소버너 (4) : 처크

(5) : N₂내뿜기용 버너 (6) : 석영로드

(7) : 다공질모재 (8) : 산수소화염

(9) : 가열용보조버너

본 발명은 유리모재 표면의 오목볼록을 없애고 표면을 평활화하기 위한 화염연마방법에 관한 것이다.

종래, 고순도 석영모재를 제작하는 방법으로서, VAD(Vapor Phase Axial Deposition)법이 있다. 이 방법은, 제 5 도에 표시한 바와 같이 회전하는 석영로드(6) 또는 출발봉의 외주 또는 선단부에 산수소버너의 화염(8)속에서 합성한 SiO₂유리미립자를 퇴적시키고, 축방향으로 다공질유리모재(7)를 형성한 후, 이 다공질유리모재(7)를 가열투명화처리하는 것이다.

이 투명유리체의 표면은 수 ㎛정도의 오목볼록의 존재하기 때문에, 제 6 도에 표시한 바와 같이 산수소버너(3)에 의해서 유리모재(2)의 표면을 화염연마하여 평활한 표면을 얻고 있었다. 이 화염연마시의 선반은 가로형이고, 유리모재(3)를 지지봉(1)에 장착하고, 이 지지봉(1)을 처크(4)에 의해 선반에 고정해서 버너(3)를 이동시키면서 화염연마하는 방법이 주류였다.

최근, 광파이어의 저비용화의 관점에서 모재를 대직경 혹은 장척으로 하는 대형화가 진행되고 있다. 종래, 이런 종류의 가로형선반에서는 모재중량의 무거워짐에 따라서 지지봉만의 지지에서는, 지지봉으로의 부담이 커져서 파단할 위험성이 있었다.

또, 모재의 대직경화에 따라서 중심부까지 충분히 가열되지 않아 열변형에 의해서 냉각중, 모재표면이 균열되는 현상이 반발했다.

본 발명은 이들의 점을 개량한 유리모재의 화염연마방법을 제안하고자 하는 것이다. 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 회전하는 유리모재 표면을 이 유리모재와 상대적으로 이동하는 산수소화염에 의해서 화염연마하는 방법에 있어서, 이 유리모재를 연직방향으로 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특히 바람직한 실시태양으로서의 유리모재 또는 산수소화염버너를 이동시켜서 이 유리모재하부로부터 유리모재상부를 향해서 유리모재표면을 화염연마하는 것을 들수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 유리모재를 화염연마하는 산수소화염버너의 아래쪽에 배치한 보조버너에 의해 이 유리모재를 가열하면서 화염연마하는 것은, 화염연마에 의해서 발생한 백색분말(SiO₂분말)을 제거할 수 있으므로 특히 바람직한 실시태양이다.

본 발명에서는 대형유리모재를 연직방향으로 지지하므로, 모재의 자중에 의한 지지봉의 파단의 위험성을 피할 수 있다.

또, 화염연마처리를 모재하부로부터 행하면, 화염의 상승류에 의해, 산수소화염모재에 닿는 면의 바로 위도 예열할 수 있으므로, 모재의 균열을 방지하는 것에 대해서도 유효하게 적용한다.

또, 보조버너에 의해 모재하부를 가열하므로, 화염연마, 산수소버너에 의해서 발생한 백색분말을 부착시키지 않고 화염연마할 수 있다. 이 이유는, 모재하부를 가열해 두면 모재가 식지 않으므로, SiO₂분말이 부착하지 않기 때문이다.

이하에 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되는 바는 없다.

[실시예 1]

직경 30㎜ψ의 석영모드위에 VAD법에 의해 SiCl₄를 가수분해시키고 250㎜ 두께, 길이 1000㎜의 SiO₂유리미립자를 퇴적시켰다. 다음에 이 다공질모재를 1600℃로 승온시킨 진공로에 의해서 가열, 투명유리화하고, 직경 120㎜, 길이 1000㎜의 광파이버용 유리모재(프리폼)을 얻었다. 이 모재 중량은 36㎏이었다. 이 유리모재표면의 오목볼록을 표면조도계에 의해서 측정한 바 3~5㎛였다.

이 유리모재(2)의 양단부에 직경 40㎜의 지지봉(1)을 접속하고, 제 1 도에 표시한 형태에서 지지봉(1)을 상하방향으로 이동가능한 처크(4)에 의해서 꽉잡아서, 이 유리모재(2)를 연직방향으로 고정했다. 이때 산수소버너(3)는 고정했다. 산수소버너(3)는 한쪽으로부터 13개 배열하고, 수소 300ℓ/분, 산소 60ℓ/분을 공급했다.

이 유리모재(2)는 하부(a)를 시작점으로 하고, 10㎜/분의 이동속도에서 종료점인 상부(b)까지 아래쪽으로 이동시킴으로써, 표면을 화염연마했다. 화염연마처리후의 유리모재의 오목볼록을 조사한 바, 1.0㎛로서 평활화되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상으로 얻어진 본 발명에 의한 유리모재를 광파이버 프리폼으로서 직경 125㎛의 광파이버에 선드로잉하여 파단강도를 조사한 바, 6.5㎏으로서 양호한 특성을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지의 방법으로 VAD법에 의해 제작한 길이 1000㎜, 직경 120㎜ψ의 유리모재에 대해서, 산수소버너의 배치를 제 2 도에 표시한 바와 같이 양쪽으로부터 6개씩 합계 12개 배열로 하고, 수소 300ℓ/분, 산소 60ℓ/분을 공급하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 유리모재를 (a)에서부터 (b)까지 아래쪽으로 이동시킴으로써, 대형모재의 화염연마를 시도한 바, 이동속도를 15㎜/분까지 빠르게 할수 있었다. 얻어진 모재의 표면의 오목볼록은 0.8㎛로서 충분히 평활하고 있는 것을 확인했다. 또 얻어진 파이버의 파단강도도 7.0㎏으로서 양호한 특성이었다.

즉, 이 배열방법이면 양쪽으로부터 산수소화염에 의해서 화염연마되므로, 모재가 회전하고 있는 동안 항상 가열됨으로써, 열효율의 관점에서 실시예 1보다도 이동속도(처리속도)를 높일 수 있었던 것으로 생각할 수 있다.

[실시예 3]

제 3 도에 표시한 바와 같이, 실시예 2와 동일 산수소버너의 배열로 하고, 또 이 산수소버너의 아래쪽 30㎜의 부분에 양쪽으로부터 3개씩 합계 6개의 N₂내뿜기용버너(5)를 배열하는 구성으로 했다. 수소 400ℓ/분, 산소 80ℓ/분을 산수소버너(3)에 공급하고, N₂내뿜기용버너(5)에는 N₂50ℓ/분을 공급했다. N₂를 내뿜는 목적은 모재(2)를 고온에서 화염연마했을 때에 모재표면에 부착하는 SiO₂백색분말을 제거하기 위해서이다. 그러나, 백색분말제거는 가능하게 되었으나, 화염연마온도로 내려가고, 반드시 효율적이라고는 할수 없었다.

얻어진 화염연마된 모재의 표면오목볼록을 조사한 바, 0.5㎛로 저감되고 있었다. 이 광파이버용 프리폼모재를 직경 125㎛의 광파이버에 선드로잉한 바, 이 광파이버의 파단강도는 7㎏으로서 양호했다.

[실시예 4]

제 4 도에 표시한 바와 같이, 실시예 2와 동일한 산수소버너의 배열로 하고, 또, 이 산수소버너의 아래쪽 30㎜의 부분에 양쪽으로부터 3개씩 합계 6개의 가열용 보조버너(9)를 배열한 구성으로 했다. 수소 400ℓ/분, 산소 100ℓ/분을 산수소버너(3)에 공급하고, 모재(2)의 가열속도를 높이고, 가열용보조버너(9)에는 수소 60ℓ/분, 산소 20ℓ/분을 공급했다. 가열용보조버너에 의한 가열의 목적은, 모재(2)를 고온에서 화염연마했을 때에 모재표면에 부착하는 SiO₂백색분말을 제거하기 위해서이다.

얻어진 화염연마된 모재의 표면오목볼록을 조사한 바, 0.5㎛로 저감되고 있었다. 이 공파이버용 프리폼 모재를 직경 125㎛의 광파이버에 선드로잉한 바, 이 광파이버의 파단강도는 7㎏으로 향상하고 있었다.

상기 실시예 1~4의 결과를 보면, 종래의 가로형 선반에 의한 화염연마처리법에서는 목재표면의 오목볼록이 1.5~3.0㎛였던 것에 비해서, 본 발명에 의하면, 0.5~1.0㎛로서 매우 평활도가 향상하고 있는 것을 명확히 알 수 있다. 또 이에 의해, 종래법에 의한 선드로잉된 파이버의 파단강도가 5.5~6.0㎏정도였던 것이 본 발명에서는 6.5~7.0㎏정도로 향상했다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 대형중량 유리모재의 화염연마를 연직방향(세로형 선반)으로 꽉잡아서 처리하므로, 가로형선반에서 염려되는 지지봉의 금이 가는 것, 파손 등의 위험성이 없어지고, 대형모재의 표면을 효과적으로 고속에서 화염연마하고, 균열이 없는 평활한 표면을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 회전하는 유리모재 표면을 이 유리모재와 상대적으로 이동하는 산수소화염에 의해서 화염연마하는 방법에 있어서, 이 유리모재를 연직방향으로 유지하는 것을 특징으로 하는 유리모재의 화염연마방법.
2. 제 1 항에 있어서, 유리모재 또는 산수소화염버너를 이동시켜서, 이 유리모재하부로부터 유리모재상부를 향해서 유리모재표면을 화염연마하는 것을 특징으로 하는 유리모재의 화염연마방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유리모재를 화염연마하는 산수소화염버너의 아래쪽에 배치한 보조버너에 의해 이 유리모재를 가열하면서 화염연마하는 것을 특징으로 하는 유리모재의 화염연마방법.