TW200531943A - Process for producing porous preform for optical fiber and glass preform - Google Patents

Description

200531943 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，是關於OVE法中，經由省力化等能夠提昇 生產性’及經由降低玻璃母材中的氣泡產生能夠達到品質 、 提昇的光纖用多孔質母材之製造方法及玻璃母材。 【先前技術】 φ 近年來伴隨著光纖市場的低迷，使光纖用多孔質母材 之製造作業被要求需更進一步提昇生產性及品質。就生產 性的提昇而言，是與需求旺盛時期不同，並不追求高速化 的生產，而是要求透過作業的合理化、改善等來減輕作業. 勞力以降低製造成本。 通常，光纖用多孔質母材的製造，是採用外測氣相沉 積法（OVE法），在反應裝置內使玻璃原料在氫氧火燄 中經火燄水解後，將形成的玻璃微粒於進行旋轉的靶材棒 • (起始底材）上堆積製品的大部份來製造出多孔質母材， 然後將多孔質母材於另外的玻璃化裝置進行脫水、燒結形 成透明玻璃。 ' 指定量堆積結束後的多孔質母材，是從反應裝置取 出，接著進行下一成批多孔質母材的堆積，但於成批之 間，如第1圖所示，尙有複數的作業步驟。 OVE法的製造作業中，經由噴燈形成的 Si02微粒 (灰燼）的大部份，是附著在對象物的堆積面。灰燼附著 的化學反應過程，可以說是經由在噴燈火燄中的化學反應 -4- 200531943 (2) 及灰燼彼此造成的粒子成長，再加上，堆積表面上的熱泳 而形成附著。 此時，所形成的灰燼並不是全部都附著在堆積面，理 所當然無法附著於堆積面上的灰燼（未附著的灰燼）就飄 # 浮在室內。未附著的灰燼的大部份，是透過反應裝置內所 ' 設置的排氣機構排出室外，但未被排出的未附著的灰燼是 飄浮在室內，最後還是附著在室壁面形成灰燼堆積。 # 因爲附著在壁面層層堆積的灰燼若剝落附著在堆積進 行中的母材上時，將會是形成透明玻璃步驟中氣泡產生的 原因，所以第1圖中所謂去除室內附著灰燼的步驟，是指 在下一成批的堆積開始前使用吸塵器等來去除附著在室壁 面上的灰燼。 防止未附著的灰燼附著在室壁面上的有效手段，是有 以增加排氣機構的排出量來防止未附著的灰燼附著在室壁 面上的方法，例如：是將室內的負壓變大來進行排氣的方 # 法，但另一方面，也有是以增加堆積效率來使室內飄浮未 附著的灰燼絕對量減少的方法。 後者的方法，以專利文獻1爲例，該專利文獻1中是 將堆積進行中的室內壓P形成爲〇Pa>P>— 30Pa，藉此就 能夠提昇堆積效率。另外，專利文獻2，是於煤灰堆積體 成長的初期過程將室內壓P形成爲〇Pa>P> — 15Pa，然 後，隨著煤灰堆積體的成長使室內壓P與外氣間的壓差增 大爲- 30Pa，藉此得以防止玻璃母材中產生氣泡。 [專利文獻1]日本特開200 1 -2 7 8 63 4號公報 200531943 (3) [專利文獻2]日本特開2 0 0 3 - 7 3 1 3 8號公報 【發明內容】 [發明欲解決之課題] • 然而，採用專利文獻1、2所記載的方法，於實際上 • 進行堆積的結果，發現有以下問題。 將室內壓P形成爲-3 0Pa來進行堆積時，其結果就單 • 一成批的製造而言是可獲得狀態良好的多孔質母材。但 是，爲謀求生產成本的降低，通常，省略成批間要進行的 室壁面附著灰燼的去除步驟就進行下一成批的製造，其結 果，發現隨著成批數的增加，玻璃母材中產生的氣泡數將 會增加。 於是，本發明，就以提供一種對玻璃母材的品質不會 造成不良影響，可省略成批間的作業步驟，能夠實現製品 成本降低的多孔質母材之製造方法及玻璃母材爲目的。 、 [用以解決課題之手段] 本發明的光纖用多孔質母材之製造方法，是於具有朝 向起始底材來產生玻璃微粒的噴燈及位於該噴燈相對位置 的排氣機構之裝置內，使噴燈沿著該起始底材進行往返移 動，將玻璃原料的火燄水解反應所形成的玻璃微粒堆積在 起始底材上來製造多孔質母材的方法，其特徵爲，多孔質 母材的堆積結束後，不用去除附著在室內的灰燼就可開始 進行下一成批母材的堆積作業，此時，最好是將室內的壓 -6- 200531943 (4) 力調整成爲：室內的最小內壓Ρ"Πη，以裝置內外的差壓 (以下稱裝置內差壓）而言是在—80 — 4〇1>3的 範圍。 [發明效果] 根據本發明之製造方法時，藉由將室內的壓力調整成 爲裝置內差壓pmin是在—80 Pa$Pmin‘— 4 0卩3的範圍’ 以在堆積後從裝置取出多孔質母材後的成批間，即使沒有 進行習知必須作業的室壁面附著灰燼的去除步驟，還是可 以達到：不會造成品質變差，能夠省略成批間的灰燼去除 步驟，以低成本就可獲得氣泡極少，光學特性優越的光纖 用多孔質母材等的優異效果。 【實施方式】 [發明之最佳實施形態] # 針對本發明的光纖用多孔質母材之製造方法’是使用 第2圖所例示的裝置來進行說明。 於裝置內，設有：堆積用噴燈1;及，與該堆積用噴 燈1形成相對位置的排氣口（排氣機構）2 ’靶材棒（起 始底材）3是由備有旋轉用馬達5的把持具6把持著。堆 積用噴燈1，是設置成沿著靶材棒3形成爲相對性往返移 動自如，再加上，排氣口 2是設賡成配合堆積用噴燈】的 移動來進行移動。 在氫氣火燄中經由玻璃原料的火燄水解反應形成的玻 -7- 200531943 (5) 璃微粒（灰燼），是堆積在進行旋轉的靶材棒上。當指定 量的灰燼堆積成煤灰預型體時，就從裝置取出多孔質母 材。 然後，在下次的堆積開前的期間，是不用去除附著在 室內的灰燼，就可開始下一成批的堆積，堆積進行中，經 由將室內的壓力調整成爲裝置內差壓Pmin是在一 80 Pa$ p m丨n $ - 4 0 P a的範圍’對於所獲得的製品品質不會造成不 良影響，能夠實現製品的成本降低。 另，當裝置內差壓Pmin超過一 40Pa時，隨著堆積次 數的增加玻璃母材中產生的氣泡數將會增加。這是，因爲 隨著堆積次數的增加使附著在室內的灰燼量增加，一部份 的灰燼會從室壁面剝落，直接或在飄浮中附著在堆積面上 的原故。 當裝置內差壓Pmin未滿— 8 0Pa時，負壓過大容易使 室內環境氣流入裝置內，所以裝置內的氣密性是需要維持 成完全氣密。若氣密不完全，則隨著堆積次數的增加將會 使玻璃母材中產生的氣泡數增加。 於Ο V D法的裝置，在多孔質母材的取出處、維修用 開口部及觀察用開孔等數處具有將內部形成爲氣密的密封 構造。因此，就裝置內差壓Pmin未滿—80Pa的狀況而 言，在裝置內的氣密維持上是會產生龐大的費用，導致無 法達到製品成本的降低。 裝置內差壓Pmin若爲一80Pa以上時，隨著負壓的增 加即使造成漏出量增加，但至- 80Pa爲止，就通常的密封 200531943 (6) 方法而曰室內環境氣的漏出量也是些微，所以室內環境氣 即使流入裝置內，因而成爲玻璃母材中的氣泡產生原因的 可能性低。 因此，於本發明中，重要的事項是在灰燼的堆積進行 中，裝置內差壓Pmin要在上述範圍內。 [實施例] • (實施例1 ) 於第2圖所示的製造裝置，配置直徑5〇ιηηι的石英製 靶材棒，採Ο V D法使用同心圓多重管噴燈使靶材棒上堆 積灰燼進行了多孔質母材的製造。 所使用的同心圓多重管堆積用噴燈是由5重管形成的 噴燈，間隔1 5 0mm配置4支。氣體的供給條件，是隨著 煤灰堆積體外徑的增加分別調整原料氣體、氧氣及氫氣， 於堆積初期，對中心管是供給原料氣體（SiCl4 ) 1 • NI/min/噴燈及氧氣8 NI/min/噴燈，對第3管是供給氫氣 50 NI/min/噴燈，對第5管是供給氧氣20 NI/min/噴燈； 於堆積結束時，對中心管是供給原料氣體（SiCl4 ) 10 NI/min/噴燈及氧氣20 NI/min/噴燈，對第3管是供給氫 氣200 NI/min/噴燈，對第4管是供給氮氣4 NI/miη/噴 燈，對第5管是供給氧氣60 NI/min/噴燈。以上述條件進 行堆積達50hr，製成100kg的多孔質母材。， 另，使用3台的製造裝置來進行上述堆積，分別將裝 置內差壓Pnlin形成爲一40Pa、— 60Pa、一 80Pa，重覆進行

200531943 (7) 了多孔質母材的製造。其結果，如第3圖所示。 造裝置隨著堆積次數的增加，都沒有造成玻璃母 泡產生數增加。 (比較例1 ) 於裝置配置直徑5 0mm的石英製靶材棒，採 使用同心圓多重管噴燈使靶材棒上堆積玻璃微粒每 孔質母材的製造。所使用的同心圓多重管堆積用g 5重管形成的噴燈，間隔150mm配置4支，原米 燃料氣體的供給條件是與實施例1相同的狀況下芬 燼的堆積。堆積時間爲 50hr，製成100kg的多 材。另，堆積進行中的裝置內差壓是形成爲- 30P; 以上述條件重覆進行了多孔質母材的製造。祥 後，從裝置取出多孔質母材，使用吸引裝置去除时 內的灰燼後，開始進行下一成批的堆積。其結果， 4圖中圖示著玻璃母材中的氣泡產生數和堆積次 係。 如上述將裝置內差壓形成爲一 30Pa來進行堆積 第4圖明確得知，在下一成批的堆積開始前，若:i 室內附著灰燼的去除作業時，則堆積次數即使增力[ 會造成玻璃母材中的氣泡產生數增加，只是每成扣 行灰燼的去除是較費事的作業。 (比較例2 ) 台的製 中的氣 OVD法 ;行了多 [燈是由 •氣體、 ;行了灰 孔質母 〇 :積結束 著在室 是於第 數的關 時，從 有進行 ，也不 間要進 -10- 200531943 (8) 除了堆積進行中的裝置內差壓是形成爲_ 30Pa，堆積 結束後’從裝置取出多孔質母材後不進行室內附著灰燼的 去除就開始下一成批的堆積作業以外，其他是以實施例1 相同的條件重覆進行了多孔質母材的製造。其結果，如第 、 4圖所示。從該圖中明確得知，隨著堆積次數的增加，是 會造成玻璃母材中的氣泡產生數增加。 φ (比較例3 ) 除了堆積進行中的裝置內差壓是形成爲-90 Pa，堆積 結束後’從裝置取出多孔質母材後不進行室內附著灰燼的 去除就開始下一成批的堆積作業以外，其他是以實施例1 相同的條件重覆進行了多孔質母材的製造。其結果，如第 5圖所示。從該圖中明確得知，與堆積次數的增加無關， 有極多數的氣泡產生在玻璃母材中。 • [產業上之可利用性] 根據本發明的光纖用多孔質母材之製造方法時，能夠 品質無損地達到製品成本的降低，進而降低光纖的成本。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示〇 v D法中，成批間所要進行的作業步 驟之一例槪略說明圖。 第2圖爲表示OVD法的多孔質母材製造裝置之一例 槪略說明圖。 -11 - 200531943 Ο) 桌3圖爲表不實施例1的堆積次數和玻璃母材中的氣 泡產生數的關係圖表。 第4圖爲表不比較例1、2的堆積次數和玻璃母材中 的氣泡產生數的關係圖表。 第5圖爲表示比較例1〜3的堆積次數和玻璃母材中 的氣泡產生數的關係圖表。 【主要元件符號說明】 1 :堆積用噴燈 2 :排氣口 3 :靶材棒 4 :多孔質母材 5 :旋轉用馬達 6 :把持具

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Claims (1)

1. 200531943 (1) 十、申請專利範圍 1. 一種光纖用多孔質召 朝向起始底材來產生玻璃微 置的排氣機構之裝置內，使 移動，將玻璃原料的火燄水 在起始底材上來製造多孔質 質母材的堆積結束後，不用 | 始進行下一成批母材的堆積 2. 如申請專利範圍第： 材之製造方法，其中，室內 置內外的差壓在—80 PaS Pr 3 . —種光纖用多孔質· 請專利範圍第1項或第2項 孔質母材進行脫水、燒結形 ί材之製造方法，其係於具有 粒的噴燈及位於該噴燈相對位 噴燈沿著該起始底材進行往返 解反應所形成的玻璃微粒堆積 母材的方法，其特徵爲：多孔 去除附著在室內的灰燼就可開 作業。 I項所記載的光纖用多孔質母 的最小內壓Pmin，是調整爲裝 ninS — 40Pa 的範圍。 母材，其特徵爲··對使用如申 所記載的製造方法來製成的多 成透明玻璃。

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