TWI260310B - Glass base material manufacturing apparatus and glass base material manufacturing method - Google Patents

Description

1260310 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種萝造兔一插， 基材方法及裝置。 ，，'、光織基本材料之玻璃 【先前技術】 製造光纖的方法有很多種。為一 璃材料係經過水解，做成玻璃基材。破材:之玻 形，=然後進行拉絲成型=過燒結後 广玻，内基材的方法有很多種。其中 的玻燒器水解’形成作為光纖基本材料 Γ而沿著以定速旋轉的底桿及其周圍累 、、累積之玻璃粒子變成玻璃基材。 解玻加f璃基材的產能，係利用數個燃燒器進行水 燃燒器沿著底桿的縱向方向前後移動， 要均勾地璃基材。燃燒器前後移動的轉折點需 异上^刀布在底桿的縱向方向’使得在整個玻璃基材全 長由燃燒器累積的玻璃基材的直徑可以固定。 晉的ΐ、、ι種彻計算燃燒11點位置之軟體控制轉折點位 驟。、，。為了控制轉折點在預定位置，必須執行數個步 動，因利，权體控制轉折點的方法會造成燃燒器移 動兀口口的早兀。燃燒器通過經由軟體計算 06396-Dlpifi d〇c 7 1260310 並提供給移動燃燒器之單元的轉折點。因此，玻璃基材的 直徑變得不均勻而且玻璃基材的表面粗糙度增加。因此， 由直彳工不均勻之玻ί肖基材拉絲成型的玻璃纖維的品質降 低。 、 【發明内容】 因此，本發明目的之一在於提供一種可克服上述習知 問題的製造玻璃基材的方法及裝置。該目的可藉由結合申 請專利範圍獨立項而達成。附屬項係定義本發明之優點及 例示性結合。 1 很像尽贫明之第 〜〜丨穴裡衷造為一種光 纖基材之玻璃基材的裝置。魏置可以包括—底桿，包圍 且沿著該玻璃基材形成；—包圍且沿著該底桿的辨燒哭， 其水解及累料該玻璃基材之—種基本㈣的玻璃材料， ^第-燃燒器移動單元’其沿著平行於該底桿縱向方向移 動该燃u，-第二_轉鱗元 移動單元=:同方向裡移動料—輯轉^ 向的在平行於該底桿之縱向方 白的方向裡刖後移動§亥燃燒器。第二 在與該第-燃燒器移動單元的相：夕動早几可以 第-燃燒器移動單元。 叫動方向赠後移動該 第一燃燒器移動單元可以第一四 且第二燃燒轉動單元以第二_2移，燃燒器，而 單元，該第一循環與該第二循環‘：亥第-燃燒态移動 該第二循環。第二循環可以是筮。第—循環可以短於 罘一楯環的整數倍。第二循 06396-Dlpifl.doc 8 1260310 環可以與該第一循環同步。 燃燒=====硫置於第— 隔每個幾乎相等。數個燃燒器間的間 整段中一部份之不同區域。 蜀於累知破璃基材 第一燃燒益移動單元可以 單元沿著移動的第_軸， 乂/、有讓燃燒器移動 第二燃燒器移動單元沿著移動器移動單元具有讓 第-燃燒器移動單元及第二^ „ 一個的移動範圍為數個燃烊哭二夕動早兀中至少 整數為不超過數個燃燒器二五二=母個的整數倍。該 數，τ，。 歎目。该整數係為整 叙置可以進-步包括_處，盆 器、第-移動單元及第二移動單元，桿、燃燒 該處理室裡面之廢氣 业丑包括—排放來自 於該處理室全長的導管。κ &干縱向方向設置，幾乎等 處理至可以具有沿著該平行於 ^狀，其兩端封閉。管狀的剖=向方向的 可以設於該處理室頂部。導管可以勺月形次®桎形。導管 的排氣板，該排氣孔幾半已括—具有數個排氣孔 孔的間隔可以相等。排翕妃飞、 至的王長。數個排氣 流的排氣孔控制器。' σ以包括控制該數個排氣孔氣 處理室可以進-步&括數個— 管，而且該導管面對位於該底桿 06396-Dlpifl.doc 9 l26〇3l〇 因以包括一具有攝入外面空氣之調節流量結構的底座， 由此调節從該底座流至該導管的氣流◦流量調節結構可以 有過濾器構成。過濾器可以由不織布纖維製成。過濾器具 形=風琴形狀。流量調節結構可以由具有數個氣孔的板子 置底桿可以具有一對設於該底桿兩端之浮置桿，而該浮 的’D，及該玻璃基材重量，W，滿足關係式〇·13 W 予置桿的直徑D及該玻璃基材重量W可以滿足 ’係式 〇.13$D/W05^〇.25。 、告根據本發明具體實施例的第二觀點，可以提供一種製 種光纖基材之玻璃基材的方法，其包括：旋轉底桿， 离基材包圍及沿著該底桿形成；利用燃燒器水解及 包^沿著該底桿’為該玻璃基材之基本材料的氣體 診y广3 , u亥水解及累積，包括：在第一循環中，於平行於 氐#縱向方向的方向裡移動該燃燒器；及在第二循環 ，於與該移動該第一燃燒器相同移動方向裡移動。 4移動魏制之步驟可以在平行於底桿之縱向方 向裡前後移動該燃燒器，而且移動該單糾步驟可 =仃於該底桿的縱向方向裡前後移動該單元。 第循ΐ可以與第二循環不同。第一循環可以短於該 弟-循環。第二循環可以是第—循環 可以與該第一循環同步。 第一循％ 水解及累積可以由數個該燃燒器進 個可以沿著底桿的縱向方向設置，每個間隔 06396-Dlpifl .doc 10 1260310 個燃燒器中的每一 燃燒器每一個在屬 破璃基材。 個進行水解及累積該玻螭基材，及數個 於底桿全長一部份的每個不同區域累積 =的㈣f夕動早π—段可以為間隔整數 數可以不超過該數個燃燒五的離1 數，，Γ，。 I致可以為整 。。水解及累知步驟可以在容納底桿、玻璃基材 哭 及早7L的處理室内累積該氣體材料；及 牛ϋ 包括控制流經處理室的氣流量。 以貝步驟係 控制該氣流量的步驟可以進一步包括將廢氣Μ 室’該導管幾乎等心桿 产控制氣流量的步驟可以進一步包括將處理室裡面的 氣體從數個設於處理室上的導管排出，而且數個導管面對 燃燒器橫跨底桿的出料π，其幾乎等於底桿縱向方向的處 理室全長。 排出廢氣的步驟包括將氣體從處理室裡面經由排氣 板排出’排氣板在幾乎處理室全長上|^有數個每隔固定間 的排氣孔。控制該氣流量的步驟包括調節從處理室底座 机出的氣流置。調節該氣流量的步驟係包括過濾外面空氣。 本發明之方法可以進一步包括藉由控制玻璃基材表 面溫度來冷卻在水解及累積步驟所累積的玻璃基材 。冷卻 步1^可以控制降低該玻璃基材之表面溫度的冷卻速度。冷 06396-Dlpifl.doc 1260310 卻步驟係控制該冷卻逮户 定時間内低於每分鐘‘。凡成该水解及累積步驟後的預 水知及累積步驟可 桿兩端上之浮置桿的直雜料，使得—對設於底 係式與該玻璃基材重量w滿足關 =底桿兩端上 里W滿足關係式013gD/w〇5以25。…亥破喊材重 本發明概要不必要描述所有必^ · ° 是這些所述特徵之再結合。4 ’所以本發明也可以 易懂^下文他目的、特徵和優點能更明顯 明如下。 A例，並配合所_式，作詳細說 【實施方式】 物質===明之，璃為基礎- 二离破璃為基礎之物質的製造裝置的立體圖。以 元94'、^t物質的裝置具有燃燒器移動單元92，底桿單 處理至2，及上導管42。 巧移動單元92具有第—燃燒器料96及第二燃 “夕動早兀98。第二燃燒器移動單元98係'移動第一燃 06396-Dlpifi.doc 12 1260310 燒器移動單元96，而第一燃燒器移動單元96則移動數個 燃燒器62-70。因此，燃燒器62-70係由第一燃燒器移動單 元％所產生的移動及第二燃燒器移動單元98所產生的移 動的加成作用而移動。 燃燒器移動單元92及桿單元94係設於處理室2裡 面，以製造玻璃基材4。上導管42係設於處理室2的頂端 以將氣體排出處理室2。燃燒器移動單元92係將燃燒器 62-70沿著底桿38的縱向方向前後移動，而同時間從燃燒 為62-70放出玻璃粒子’以將玻璃粒子累積於桿單元％的 底桿38上，製得玻璃基材4。 第一燃燒器移動單元96係包括燃燒器62-70，第一階 。台14，第一軸16，第一馬達18，燃燒器調整軸％，燃燒 器調整馬達28,及第-階台底座30。第二燃燒器移動單= 98具有一第二階台2〇’第二軸22,第二馬達以，及底座 階台26。燃燒器62_70每個具有一燃料供應管82， 體材料供應管84。 ” /底座階台2 6係設於底座8上。第二軸2 2及第二馬達 Μ係設於底座階台％上。第二軸η係沿著底桿38的水 平方向。第二馬達24使第二軸22以使第二階台％产著底 桿38的縱向方向前後移動。第—軸16與第—馬^於 $二階台20上。第一軸16沿著底桿％的縱向方向設置。 第-馬達18使第—軸16轉動以使第—階台底座3〇沿著底 桿38的縱向方向前後移動。 燃燒器62-70係設於第-階台14上的底桿％的縱向 06396-Dlpifl.doc 13 1260310 方向，相隔固定距離01。如第2圖所示，氣體材料，例如

SlC14係彳々氣體材料供應管84供應給燃燒器62_7〇。而且， 燃料氣體，例如02及H2從燃料供應管82供應給燃燒器 62_70 。 …燃燒器62-70使氣體材料水解以產生玻璃粒子。玻璃 粒子從燃燒為62-70釋放到底桿38，以使玻璃粒子累積於 以固定速度旋轉的底桿38上。已經累積的玻璃粒子係形成 y玻璃基材4。因為第一馬達18使第一階台底座3〇移動 以使其上δ又有燃燒器62-70的第一階台14移動。燃燒器沿 著底桿38的縱向方向前後移動，而同時釋放出玻璃粒子。 燃燒裔调整軸32與燃燒器調整馬達28係設於第一階 台底座30上。第一階台14係設於燃燒器調整底座3〇上。 第一階台14係支撐燃燒器62_7〇。燃燒器調整馬達28使 燃燒器調整軸32轉動，以使第一階台14縱向方向移動， 以調整燃燒器62-70與底桿38之間的距離，使得已經累積 玻璃基材4的表面與燃燒器62_7〇之間距離可以保持一定。 底桿單元94具有一底桿38, 一對支座36，一對浮置 ^ 40，及一桿馬達34。玻璃基材4係在底桿38上獲得。 每一對支座36係分別支撐浮置桿4〇每個的外側端。浮置 桿4〇每個係設於底桿38的每一端。桿馬達％使支座％ 車^動以固疋速度使底桿38轉動，而同時玻璃粒子累積於 底桿38上。 如第2圖所示，處理室2具有側壁6，一底座8，一 頂盍10，一上導管42，及一側導管50。上導管42具有一 06396-Dlpifl.doc 14 126031° 煙道44 一排氣板46，及數個排氣孔似。側導管刈具有 ，侧煙道52 ’一排氣板54，及數個4非氣孔56。數個攝入 空氣的氣孔58設於幾乎整個底座8上。 處理室2係容納桿單元94及燃燒器移動單元92。底 雇8，側壁6 ’及—對頂蓋10係構成處理室2。頂蓋10係 設於侧壁6上。上導管42係設於頂蓋1〇的頂部，使得上 導管42的底側可以將氣體從處理室2裡面經由幾乎整個處 理室=長度排出，管則、面對燃燒器 3 8 ϋ出：。侧導官5 〇的底側將處理室裡面的氣體經由 幾乎整個處理室2的長度排出。 沉胜、、由 利用在幾乎整個底座8上 =氣孔％，每個氣孔58均勻地攝人 =二的=保持氣流流揚且穩二： 可以作為底座8。夕f做成之手風琴形狀的過濾器也 座8作為過遽器過濾來雜質可以利用底 形狀而獲得足以支撐燃燒使過濾器呈手風琴 處理室2具有 :動早兀92的強度。 狀處理室2的剖面可^是^，向方向的長管形狀。管 ，如，側壁6的形狀及頂蓋_^_形，或彎曲形狀。 處理室2除了上導管42及 ^大可以具有彎曲形狀。 縱向方向。 、5 50以外的剖面幾乎都是 因為處理室2的剖面幾 底座8的氣孔58流到上導管42:/二:所以可以將從 A側¥官50的氣流固定地 06396-Dlpifl.doc 15 1260310 且均勻地調整成幾半才 排氣板46係設於上導管:又於處理室2的最上層。 室2内部分離。^ 面’亚且使上導管42與處理 的長度上彼此轉個錢乎整個處理室2 處理室2的縱向方向^8。煙道44係大約設於 so而^管％係設於處理室2的頂蓋1G，以致於側導管 面對位於底桿38上的燃燒器62_ 口 42:側導管'也具有-排氣㈣，數個排氣孔56及」側 煙C 52 ^中每個與上述的排氣板46，排氣孔β及煙 44的功能相同。 上V官42將處理室2裡面的氣體，例如從底座8經 過處理室2流到上導管42及側導管50的空氣，諸如在氣 體物質水解期間所產生的HC1氣體等氣體，及沒有累積在 玻璃基材4上的玻璃粒子排出。沒有累積在玻璃基材4上 的玻璃粒子會黏在一起並且形成一塊的玻璃粒子團。如果 玻璃粒子團附著在玻璃基材4上，則已經累積的玻璃粒子 團變成不均勻。因此，玻璃基材4的品質降低。如果密度 不均勻的玻璃基材4經過燒結，則可能在經燒結之玻璃基 材4裡面產生氣泡。因為上導管42設於處理室2的最上層 達成乎整個處理室長度，則處理室2裡面的氣體可以排出 處理室外側而不會使處理室裡面氣流產生紊流或渦流。利 用例如電扇，將由上導管42所聚集之處理室2裡面的氣體 經由排氣板46排到煙道44。 16 06396-Dlpifl.doc 1260310 因為侧導管50設於處理室2的角落面對底才旱％ 燒器62-70的出口，所以處理室2裡面從坡螭美 “、、 沿著第2圖箭號B所示方向流動的一部份氣體:材4底側 側導管50。因此，處理室2裡面的氣體可=可以排放到 有效地排放。 μ則高速氣流 將本發明具體實施例的處理室2進行蜊試。 — 包括具有五角形剖面的上導管42及侧導營1處理至2 平方公尺。處理室2的長度為5公尺。排敌^面積為#4 體的速度設定為30立方公尺/分鐘。由上面虱 璃基材4經過燒結並且以肉眼檢測。在經焯二‘得的玻 4内沒有發現氣泡。 〜之玻璃基材 第3Α圖係繪示燃燒器62-70的移動。第 ^人一 由於第3Α圖所示燃燒器02-70移動所累積之圖係紿不 的數量。第3C圖係繪示由於第3圖所示坡 所形成玻璃基材4形式。 卞層系積 在第3圖裡，X軸顯示距玻璃基材4左側的距離。γ 軸顯二在_累積讀_間。在此，燃脑62_7〇相隔 150巧的固^距離’如第i圖的m及第3α圖上方所示。 燃k态62-70相對於第二階台2〇的 一 台的移動範圍都設定在15〇毫平， & 弟一 1¾ 盔柄—日日 一 卡此距離相當於燃燒器 H 限於與間隔Di相_距離，而且第二 二f =器62_70的移動範圍可以是很多細 1毛未，300宅米，450毫米等，如第3圖的情況所示。 06396-Dlpifl.doc 17 1260310 在此，燃燒器62-70每個相同的時間内在相同的時間内累 積幾乎等量的玻璃粒子。 第3A圖裡顯示五條平行的虛線係表示第二階台20的 移動，而第3A圖裡顯示五條平行的實線係表示燃燒器 62-70的移動，其對應第一階台的移動。如第1圖所示， 第二馬達24使第二階台14前後移動，而設於第二階台上 的第一馬達使第一階台14前後移動。因此，以之字形實線 表示之燃燒器62-70的移動係變成由於第二馬達24所產生 之第二階台20的移動（以之字型虛線表示）和由於第一馬 達18所產生的移動的總和。 第二馬達24使第二階台20以循環C2前後移動，如 第3A圖左方所示。第一馬達18使第一階台14以循環C1 前後移動，如第3A圖的左下方所示。 因為燃燒器62-70設於第一階台14上，所以燃燒器 62-70都是在相同的循環C1上以相同的範圍移動。 循環C1與循環C2同步。例如，當時間在0及t2時， 燃燒器62-70在燃燒器62-70移動範圍的最左邊。同時， 第二階台20也在第二階台20移動範圍的最左邊。當時間 在t2/2時，燃燒器62-70在燃燒器2-70移動範圍的最右 邊，同時第二階台20也在第二階台20移動範圍的最右邊。 在本發明具體實施例裡，循環C1比循環C2小。因為 第一階台14設於第二階台20上，所以第一階台14支撐的 重量比第二階台支撐的重量小。因此，容易使第一階台14 移動速度比第二階台20的移動速度快。 18 06396-Dlpifl.doc 1260310 第3B圖係繪示由於上述燃燒器62-70移動而累積的 玻璃粒子層數量。由於燃燒器62-70每個在循環移動期間 所累積的層數係示於第3B圖的每一列。 以下將以由燃燒器62所累積的層數為例說明。如第 3A圖左下方所示，垂直線係平行於γ軸，間隔3〇毫米。 計算在以循環C移動期間燃燒器62通過以垂直線表示之 預定點的次數。燃燒器62通過每條垂直線的次數變成垂直 線每點處累積於底桿38的玻璃粒子層數。因為燃燒器62 依照之字形以相同間距變化轉折點方式，如實線所示移 動，所以燃燒器62在循環C2期間通過第一垂直線-距離〇 mm的第一條垂直線-二次。然後，燃燒器62在循環c2期 間通過第二條垂直線-距離〇 mm的第二條垂直線六次。 同樣地，燃燒器62在循環C2期間分別通過第三、第 四、第五、第六、第七、第八、第九及第十條垂直線十次、 十四次、十八次、十八次、十四次、十次、六次及二次。 同樣地，在第3B圖的每一列中，由燃燒器64，66，68及 70每個累積的層數顯示於預定位置，其位於燃燒器62之 第一條垂線間隔30 mm。燃燒器62_7〇每個在屬於玻璃基 材總長度一部份之不同區域内累積。 因為燃燒器64-70每個的移動情況與燃燒器62相同， 所以在每一預定位置由燃燒器64-70每個燃燒機所累積的 層數與垂直線所示燃燒器62在每個預定位置累積的層數。 由燃燒為62-70所累積之總層數係顯示於第3B圖之 最下列。計异每個預定位置之層數總和，每個預定位置距 06396-Dlpifl.doc 19 1260310 it線，如㈣圖之最左側的垂直線，3〇匪的間隔。如 ^迚圖所示，玻璃例子層的總數固定為20層，沿著第3A 圖之X軸從150 mm到750 mm。 、土壯第3C _顯示㈣本發日轉體實酬之玻璃基材製 ^置製得之玻璃基材4縱向的•圖。在第3A圖之垂 $母個預定位置的玻璃基材4的直經相當於第3B圖最 示之玻璃基材的總層數。固定直徑之玻璃基材㈠目 4弟3 B圖所示總共2 〇層，亦即沿著第3 a圖之χ轴！ $ 〇 :到750 的部份視為穩定部份。玻璃基材4直徑逐 加或減少的部份-相當於總共2到18層，從〇_到 mm以及750麵到900麵省為尾端部份。c 圖所示，玻璃基材4沿著玻璃基材4 的直徑固定。 T4之縱向在穩定部份内 原96因=，3月之具體實施例可以藉由第-燃燒器宜端 目、”弟一队益移動单兀％移動燃燒器62_?0 基^著玻璃基材4之縱向在穩定部份内固定直徑的玻璃 因為燃燒器62-70的轉折點由第—燃燒器移 ％ ^二燃燒器移動單元98機械控制，不需要 :移，92的移動而觀察燃燒器62，的目前 發明具體實關在使綠體計算轉折點日因為 ^二折點及轉移轉折減_造歧遲。因飽α二發明 具體貫靶例之裝置可以精確地移動燃燒器62_7()。 測試兩種玻璃基材製造裝置。首先，測試本發明具體 06396-Dlpifl.doc 20 1260310 貫施例的裝置。燃燒器62-70之間的間距D1設定為150 mm。使用直徑為40mm的底桿38。底桿38的長度為 200mm。第一階台移動範圍及第二階台移動範圍設定為 150mm ’此與每個燃燒器62-70之間的間距D1相同。第 I1白。14的移動速度設定為10QQ 第二階台的移 動速度設定為20 mm/min。 氣體物質，Sicu係從氣體物質供應管84供應到燃燒 器62-70。當開始進行水解時，氣體物質供應到燃燒器62_7〇 的速率為1 Ι/min，而在水解結束時，亦即在玻璃基材4的 直I、曼成200 mm時逐漸增加至5 Ι/min。燃料氣體，h2及 〇2係從燃料供應管82輸送到燃燒器62_70。當開始水解時 %氣體供應至燃燒器62-70的速率為4〇 i/min，而在水解 結束時，亦即在玻璃基材4的直徑變成2〇〇mm時逐漸增 加至150 1/min。當開始水解時a氣體供應至燃燒器62_7〇 的速率為20 Ι/min，而在水解結束時，亦即在玻璃基材4 的直徑變成200 mm時逐漸增加至70 l/min。 底桿38在製造玻璃基材4的同時以3〇rpm的速度旋 轉。氣體物質由燃燒器62-70水解，以形成累積於底桿38 上的玻璃粒子，直到玻璃基材4的直徑變成mm。 在完成玻璃粒子的累積之後，測量穩定部份之玻璃基 材4的最大直徑，，M”及最小直徑”m，，。以方程式 R = (M-m) / Μ 計算玻璃基材4表面的粗糙度^ 由本發明具體實施例製得之玻璃基材4的粗糖度小於 06396-Dlpifl.doc 1260310 1%。 測試只有一燃燒器移動單元的 置。燃燒器62-70以軟體控制 °坡璃基材製造裝 之轉折點的位置。由軟體計算出的轉 發明具體實施例的轉折點相同。 位置a又疋為與本 玻㈣基材4係利用習知裝置制 4的粗财。由傳統裝置製得之後測量玻璃基材 約"二值及大第於二發明之具體實施粗鍵度為大 固及弗5圖顯示玻璃基 階台Η移動範圍與第 之表面粗糖度和第- 係。第—階台u移動圍5Γ之㈣關 mm，如第4圖％ 一 L 才才4度為50 mm到200 15—在^t：t_62到％每個的距離固定為 動範圍”，而第二階A ^ L4 =，圍稱為”第一階台移 玻璃基材⑽階織範圍”。 玻璃基材部長度測量坡璃基材的直徑。 R表示，而玻軌# I、取小直控及粗輪度分別Μ，m及 /M。 肖基材4的表面粗輪度定義為R = (M-n〇 示玻：二Τ :表:t ί示第-階台移，圍’而Y軸表 動範圍相對於第二比：，度二粗糙度在弟二階台的全部移 第二階么浐重、〜匕口移動範圍為50 mm時變成最大。當 個之P白^夕動乾圍為15〇匪時_該距離與燃燒器62_70每 、間距相同_，粗糙度相對於第一階台的全部移動範 06396-Dlpifl.doc 22 1260310 圍變成最小。 f著，特定第二階台移動範圍的粗糙度解釋如下。在 第一匕口 f夕動範圍為例如50 mm。粗趟度 一 移動範圍的50mm^.女 ^△ 乐1白口 士 ”、、占艾成取大吾弗一階台移動範圍為 mm上’粗糙度在第一階台移動範圍的％贿點變成 取小。萄第一階台移動範圍為15〇mm時變成最小。在第 一階台移動範圍的200 mm點處，粗糙度比第一階台移動 fe圍的150 mm點處的粗糙度大。因此，粗糙度在第二階 台移動範圍為50 mm時，在第一階台移動範圍為15〇mm 時變成最小。不但當第二階台移動範圍為50 mm，而且也 在第二階台移動範圍為100 mm、150 mm及200mm時， 粗糙度變成最小，倘若第一階台移動範圍為15〇mm。因 此，較佳將第一階台移動範圍及第二階台移動範圍設定在 150mm 〇 在第5圖裡，X軸表示第二階台移動範圍，而γ轴表 不玻璃基材4的表面粗糙度。粗糙度在第二階台的全部 動範圍相對於第-階台移動範圍為5()咖時變成最大^ 第一階台移動範圍為150麵時、該距離與燃燒器㈣ 相同·，粗糙度相對於第二階台的全部移動範 接著^疋第私動乾圍的粗缝度 此，第-階台移祕圍為例如5Qmm。粗糙度 f 移動範圍的點變成最大口 1〇〇麵時，粗糙度比第二階台移動範圍在5〇咖的點小。 〇6396-Dlpifi.doc 23 1260310 度在第二階台移動範_15Qmm變成最小。在第二 ^台移動範圍的mm點處，粗糙度比第二階台移動範 圍的150 mm點處的粗縫度大。因此，粗輪度在第么 =範圍為50 mm時，在第二階台移動範圍為i5G_: =成最小。不但當第一階台移動範圍為5〇_，而且也在 乐—階台移動範圍為麵、15〇酿及2〇〇麵時粗 心度變成最小’倘m台移動範圍為15g_。因此， 較佳將第一階台移動範圍及第二階台移動範圍設定在 15〇mm 〇 —如上所述，粗糙度在第一階台移動範圍與第二階台移 動範圍皆為150 mm時-與燃燒器62_7〇每個之間的間距相 同·"變成最小。 第6圖顯示玻璃基材4表面粗糙度與第一階台移動範 圍之間的關係。燃燒器62-70每個之間的間距固定在15〇 mm。第二階台移動範圍也固定在150 mm。第一階台移動 範圍從100mm到550 mm，每隔50 mm。當第一階台移動 範圍為150 mm，300 mm及450 mm-150 mm的整倍數，此 距離與燃燒器62-7〇每個之間的間距相同時，粗糙度為〇 %。在第6圖裡，除了是D1整倍數的第一階台移動範圍 以外’粗糙度隨著第一階台移動範圍增加而減小。然而， 粗縫度在第一階台移動範圍為間距D1整倍數的距離時最 小。因此，較佳設定第一階台移動範圍為燃燒器62-70間 距D1的整數倍。 第7圖顯示玻璃基材4表面粗糙度與第二階台移動範 24 06396-Dlpifl.doc 1260310 圍之間的關係。燃燒器62-70每個之間的間距固定在15〇 mm第階台移動範圍也固定在150 mm。第二階台移動 ，圍從100mm到550 mm，每隔5〇mm。當第二階台移動 乾圍為150 mm，300 mm及450 mm-150 mm的整倍數，此 ，離與燃燒器62_7〇每個之間的間距相同_時，粗糙度為〇 %。在第7圖裡，除了是⑴整倍數的第二階台移動範圍 以外，粗糙度隨著第二階台移動範圍增加而減小。缺而， 粗链度在第二階台移動範圍為間距D1整倍數的距離時 i u此，較佳没定第二階台移動㈣為燃燒器仏 距二的整數倍。因此，較佳設定第-階台移動範圍“ 广白口移動範圍等於燃燒器62_70每個之間間距以 數倍^列如15〇 mm，300贿及45〇麵等。 勺正 弟8圖錄員不燃燒益62-70屋端邱份具、择φ工々车 間的Μ。Μ 7n AA 長度與移動範圍之 ^關係職③62_7G的移動 每個之間間距D1的整數件。力+敕^…几為62_70 的”M，，尸^ J正要文乜。在此，整數係指第8圖中 々。尾知口陳長度隨著數字N增加而增加 有效地作為光纖之用，所以尾 = 小。因此，為整數的數字^^較 Υ趾了此 的數目除以5。 土，、'、或：、人器62-70全部 第9圖係顯示在燃燒器62_7〇關閉 溫度與時間的關係。Χ轴顯示燃燒器表面 而γ軸表示破璃基材4的表面溫度。# 1後的知間， 燃燒器62-70關閉時的表面溫度係 62-70 ^ + τι〇^〇^ 06396-Dlpifi.doc 25 1260310 部玻場基材4表面的速度以c (Gc/min)表示。而且，广 部逮度C可以定義如下：C =T1靡。如第9圖 所不’在燃燒器62-7G完全關後，破璃基材4的表面溫 度降低。 1 义在冷卻期間當表面溫度迅速下降，玻璃基材4上可能 舍生裂痕’因為玻璃基材4之表面與如之間由於表面、、w 產生溫是。因此’重要的是控制冷卻期間玻 、=材^表面溫度，以降低玻璃基材4表面與核心 卻玻璃基材4的速度視為控制玻璃基材4表面溫 要因素。 肖基材4避免發生裂痕的重 ⑼=4=；^到5組每—個不同冷卻速度關閉燃 五&的表面溫度料間的關係。虛線 表不五組冷部速度溫度隨著時間的變化 燃燒器62-70關閉後最初1〇分 ° : ;人抑坤疮η、、 7里功間/皿度Τ0-Τ1的斜度。 制。ϋ孔二:4^由調整從氣孔58流出之氣流的流率控 制㈣級出之氣流的流率可以藉由控制欲打開之氣 孔58數量或藉由控制 秸账刺人打開之孔 5_氣孔56的總42之排祕48及侧導管 沐|、、/，田^打開之排氣孔48的總面積經過控制，以控 ΓΓ11 t 2 ^空氣。實施例1顯示在關閉燃燒器62_70 \ : M非氣孔48關閉時使得外面空氣入處理室2 時的表面溫度變化。實施例2顯示當八分之一的排氣孔仙 06396-Dlpifl.doc 26 1260310 總面積打開時的表面溫度變化。實施例3顯示當四分之一 的排氣孔48總面積打開時表面溫度的變化。實施例4顯 示田半的排氣孔總面積打開時表面溫度的變化。實施 例5顯不當排氣孔48完全打開時表面溫度的變化。第 圖中每條貫線的斜率表示每個實施例的冷卻速度c。 夕第j〇B圖顯示冷卻速度與發生裂痕可能性之間的關 係，其係表示每個實施例裡玻璃基材4表面上是否發生裂 ，。因為5_ 1至“之排氣孔48的總面積沒有完全打 開’所以實施例1到4的冷卻速度C不超過300C/min。因 為實施例5完全打開排氣孔48，所以實施例5的冷卻速 度 C 超過 30GC/min。 當冷卻速度C不超過30〇c/min時，如實施例1_4，玻 璃基材4的表面上沒有發生裂痕。當冷卻速度C超過 300C/mm時’如實施例5，玻璃基材4的表面上發生裂痕。 因此’重要的是保持冷卻速度低於3〇〇c/min以避免玻 璃基材4的表面上發生裂痕。如果冷卻速度 C超過 300C/min，則玻璃基材4的表面和核心之間的溫差變大。 該溫度造成玻璃基材4表面產生收縮，造成玻璃基材4表 面上發生裂痕。 第11圖顯示在裂痕發生率為〇%，4%及30%的情況 裡，欲製造之玻璃基材4的直徑D，浮置桿40及重量W 之間的關係。X軸顯示浮置桿40的直徑D。Y軸表示欲 製造之玻璃基材4的重量W。顯示每個直徑20 mm，25 mm， 30 mm，35 mm及40 mm的裂痕發生率。 27 06396-Dlpifl.doc i26〇31〇 如第11圖所示，裂痕發生率受到浮置桿4〇直徑D 除以玻璃基材4重量W平方根（d/wg.5)的影響。當D/w〇.5 小於0.13時，如發生裂痕情況裡裂痕發生率為4%的小方 塊及裂痕發生率為30%的三角形圖形所示。如果D/W〇.5 大於0· 13，則不會像裂痕發生率為〇%之圓點所示發生裂 痕。因此，藉由使用直徑D滿足關係式D/w〇.5^〇13的浮 f才干40，可以避免發生裂痕。而且，也可以藉由控制欲製 造之玻璃基材4的重量W來避免發生裂痕，使得 D/W0.5 的關係式大於0.13。 D/WG·5的關係式較佳盡可能小。然而，如果使用浮置 桿40，D/W0·5大於〇·25，則浮置桿4〇的直徑相較於玻璃 基=4的直徑而言變得極大。因此，使用D/w〇s大於〇·25 白^予，桿40不符合經濟效應。因此，浮置桿4〇的直徑 =玻璃基材4的重量之間的關係式較佳為G25^d/w〇5^ 針&對在其每一尾端上具有一對浮置桿4〇的底桿％ 及;的直徑D為35 _。氣體物質(卿) 美姑二 2)利用燃燒器62,進行水解。玻璃 ^累、積在底桿38，直到玻璃基材4的重量W變成70 =試時講、值為 雖秋样=所得之玻璃基材4上沒有發生裂痕。 定本㈣ k佳實施例揭露如上，然其並非用以限 範圍二技藝者，在不脫離本發明之精神和 田了作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範 06396-Dlpifl .doc 28 1260310 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，块 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離非用以 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。X 保疫 【圖式簡單說明】 ’〇 第1圖係顯示本發明具體實施例之 物質的製造裝置的構造。 坡七為基礎之 第2圖係顯示第i圖本發明具體實施例之 基礎之物質的製造裝置的立體圖。 乂玻璃為 第3A圖係繪示燃燒器62_7〇的移動。 第3B圖係繪*由於$ 3A騎示㈣ 累積之玻璃粒子層的數量。 _7〇私動所 第3C圖係繪示由於第3Β圖所示玻璃+ 成玻璃基材4形式。 坡雜子層累積所形 第4圖顯示對應各個第一 材4之表面粗棱度與第二階台2〇之二祀圍之玻璃基 第5圖磲干斜雍夂彳门斤 夕動乾圍之間的關係。 弟 属不對應各個弟二階台20^ + # 材4之表面_度與第—階台丄 ^動：圍之玻璃基 第6圖顯示玻璃基材4之表面_ 1 動範圍之間的關係。 一乐^口之私 第7圖顯示玻璃基材4之表 動範圍之間的關係。 "t又與第二階台之移 第8圖顯賴魅62_7Q尾端部份長额移動範圍之 06396-Dlpifl.doc 29 1260310 間的關係。 第9圖係顯示在燃燒器62-70關閉後玻璃基材4表面 溫度與時間的關係。 第10A圖顯示第1到5組每一個不同冷卻速度關閉燃 燒器62-70後玻璃基材4的表面溫度與時間的關係。 第10B圖顯示冷卻速度與發生裂痕可能性之間的關 係，其係表示每個實施例裡玻璃基材4表面上是否發生裂 痕。 第11圖顯示在裂痕發生率為0%，4%及30%的情況 裡，欲製造之玻璃基材4的直徑D，浮置桿40及重量W 之間的關係。 【主要元件符號說明】 2 ： 處理室 4 ： 玻璃基材 6 ： 側壁 8 ： 底座 10 頂蓋 14 第一階台 16 第一車由 18 第一馬達 20 第二階台 22 第二轴 24 第二馬達 26 底座階台 30 06396-Dlpifl.doc 1260310 28 :燃燒器調整馬達 30 :第一階台底座 32 :燃燒器調整轴 34 :桿馬達 36 :支座 38 :底桿 40 ··浮置桿 42 :上導管 44 :煙道 46 :排氣板 48 :排氣孔 50 :側導管 52 :側煙道 54 :排氣板 56 :排氣孔 58 :氣孔 62-70 :燃燒器 82 :燃料供應管 84 :氣體材料供應管 92 :燃燒器移動單元 94 :底桿單元 96 :第一燃燒器單元 98 ··第二燃燒器移動單元 06396-Dlpifl.doc

Claims (1)

10, J|r 37247號中文專利範圍無劃線修正本 适合期:2〇〇6如3

nfm93 十、申請專利範圍： 1·一種玻璃基材的製造方法，其中該破璃基材是一種 光纖基材，該製造方法包括： 旋轉處理室(2)内的一底桿(38)，使該坡璃基材包圍及 沿著該底桿而形成在該底桿上； 利用至少一個燃燒器（67_7〇)水解氣體材料以產生玻 璃粒子並形成該玻璃基材； ^包圍及/口著邊底桿累積該水解步驟所形成的該玻璃 t子於该玻璃基材上，該累積步驟包括： 口口 於平行於该底桿縱向方向的移動方向，利用燃燒 為移動單元(96)以-第-循環移動該至少一個燃燒器；以 及 y π t仃於该底桿縱向方向的移動方向，以一第二 循％移動該燃燒器移動單元； 納，^筇級經5亥處理室的一氣流的一氣流量，該處理室容 驟1桿、該玻璃材料及該燃燒器，該調節該氣流量的步 她於該處理朗的上導綱的—第—排氣 與該處理Γ广接的侧導管(50)的一第二排氣板㈣ 管_#=部的多數氧孔(58)的總開σ面積，該上導 與方向的處理室全長，該第-排氣: 置成幾二==_綱 桿上的出π、、Hi 該侧導管面對燃燒器在底 成乎寺於该底桿縱向方向的處理室全具一 2·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中：、。 船％七丨pin.d〇c 32 1260310 縱向該至少—個燃燒11之步驟係在平行於該底桿之 動單元=二=後移動該燃燒器’而且移動該燃燒器移 燒器移動單元Γ 於_桿的縱向方向前後移動該燃 其中該第 其中該第- 循 3·如申凊專利範圍第1項所述之方 環與該第二猶環不同。 一一 4·如申睛專利範圍第1項所述之方法 環短於該第二循環。 其中該第一循 其中該第一循 其中移動該至 s 5·如申請專利範圍第1項所述之方法 袠的-人數是第二循環的次數的整數倍。 产盛二如/請專·圍第5項所述之方法， 该弟二循環同步。 7·如申請專利範圍第1項所述之方法， 少一個燃燒器包括移動多數個該燃燒哭/。 8·如申請專·_7韻叙方法， 隔^該些燃燒器係沿著該底桿的縱向方向設置每個ΓΒ 【如申請糊範_ 8項所述之方法， 利用各該些燃燒器於該底桿全長的: 區域累積該玻璃基材。 邛知的母個不同 io·如申請專利範圍第9項所述 :燒器_係移動該些燃燒器-段為該間隔 1】.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中移動該燃 〇639^Dlpif] d〇c 33 1260310 燒器移動單元的步驟係移動該 隔整數倍的距離。 燃燒為私動單元一段為該間 12·如申請專利範圍第1〇項或第u項所述之方法，1 中該整數不超戦數健燒器除以五的數目。… 為_3,·，^請專概㈣12項所述之方法，其中該整數 14·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中 流量的步驟係包括過濾外面空氣。 σ μ* 15·如申請專利範圍第丨項所述之方法，发進一半勹括 藉由控制該玻璃基材表面溫度來冷卻在水解及累積^ 累積的該玻璃基材。 16·如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該冷卻 步驟係控制降低该玻璃基材之表面溫度的冷卻速度。 17·如申請專利範圍第15項所述之方法，其中： 该冷部步驟係控制該冷卻速度在完成該水解及累積 步驟後的一預定時間内低於每分鐘3〇。〇。 18·如申請專利範圍第π項所述之方法，其中該預定 時間為十分鐘。 19·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中·· 該累積步驟係累積該玻璃粒子於該玻璃基材上使得 設於該底桿兩端上之浮置桿的直徑D與該玻璃基材重量w 滿足下列關係式： 20(mm)^D^20(mm) 20000(g)^W^ 100000(g) 34 06396-Dlpifl.doc 1260310 0.13 ^D/W0·5 ^0.25 〇 20.如申請專利範圍第丨項所述之方法， 該上導管經由設於該處理室上部的〜…其中· 接至該處理室外側；以及 弟〜煙道(44)連 該側導管經由設於與該第一煙道不同 第二煙道(52)連接至該處理室外侧。 、位置上的一 21·如申請專利範圍第〗項所述之方法， 該些氣孔尺寸幾乎相同，控制該總開口其中： 該些氣孔打開的數目。 面積包括控制 22·如申請專利範圍第1項所述之方法， 藉由調節流經該處理室的一氣流，以 ^中· 的水解步驟中生成的副產物及在累積步驟^2在氣體材料 璃材料上之玻璃粒子。 λ未累積於該玻 23·—種玻璃基材的製造裝置，該製造舉 一處理室(2)，該處理室包括： 衣置包括： (a)—底桿(38)，該玻璃基材包圍且 形成於該底桿上； 〜者該底桿而被 ，該燃燒器 (b) —燃燒器（62-70)，包圍且沿著該底才曰 水解及累積一氣體材料； A &干 (C)-第-燃燒器移動單元(96)，該第—燃燒器移動 單兀規_燃燒器，並沿著平行於該底桿的縱向方向移動 該燃燒器；以及 —⑹-第二燃燒器移動單元(98)，該第二燃燒器移動 單元在忒第一燃燒杰移動單元的相同方向裡移動該第一燃 06396-Dlpifl.doc 35 1260310 燒器移動單元； (e) —導管(42)，用以排放來自該處理室裡面之廢 氣，該導管沿著該底桿軸向方向設置，幾乎等於該處理室 全長，且該導管係設於該處理室頂部；以及 (f) 一底座（8)，具有可吸入外面空氣之一調節流量結 構，該調節流量結構調節從該底座流至該導管的氣流’其 中該調節流量結構由具有多數個氣孔(58)之平板所構成， 該底座係設於該處理室底部。 24. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該處理 室為兩端封閉的一管狀，該管狀實質上平行於該底桿。 25. 如申請專利範圍第24項所述之裝置，其中該管狀 的剖面為多角形。 26. 如申請專利範圍第24項所述之裝置，其中該管狀 的剖面為圓柱形。 27. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該底桿 具有設於該底桿至少一端之至少一浮置桿，而該浮置桿的 直徑D及該玻璃基材重量W滿足關係式0.13$D/WQ·5。 28. 如申請專利範圍第27項所述之裝置，其中該底桿 具有設於該底桿至少一端之至少一浮置桿，該浮置桿的直 徑D及該玻璃基材重量W滿足關係式O.H^D/W^^ 0,25。 29. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中更包括 平行配置於該第一燃燒器移動單元縱向方向的數個該燃燒 器。 36 06396-Dlpifl.doc 1260310 30. 如申請專利範圍第29項所述之裝置，其中該些燃 燒器之間的間隔每個幾乎相等。 31. 如申請專利範圍第30項所述之裝置，其中該第一 燃燒器移動單元及該第二燃燒器移動單元中至少一個的移 動範圍為該些燃燒器之間的各個間隔的整數倍。 32. 如申請專利範圍第31項所述之裝置，其中該整數 為不超過該些燃燒器除以五的數目。 33. 如申請專利範圍第32項所述之裝置，其中該整數 係為整數”1”。 34. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該第一 燃燒器移動單元以一第一循環移動該燃燒器，而該第二燃 燒器移動單元以一第二循環移動該第一燃燒器移動單元， 該第一循環與該第二循環不同。 35. 如申請專利範圍第34項所述之裝置，其中該第一 循環短於該第二循環。 36. 如申請專利範圍第35項所述之裝置，其中該第二 循環是第一循環的整數倍。 37. 如申請專利範圍第35項所述之裝置，其中該第一 循環與該第二循環同步。 38. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該第一 燃燒器移動單元具有一第一軸，且該第一燃燒器移動單元 沿著該第一軸移動；該第二燃燒器移動單元具有一第二 軸，該第二燃燒器移動單元沿著該第二軸移動。 39. 如申請專利範圍第38項所述之裝置，其中該第一 37 06396-Dlpifl.doc 1260310 燃燒器移動單元具有一第一馬達，該第一馬達轉動該第一 軸；該第二燃燒器移動單元具有一第二馬達，該第二馬達 轉動該第二轴。 40. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中該導管 包括具有數個排氣孔的一排氣板，該些排氣孔幾乎等於該 處理室的全長。 41. 如申請專利範圍第40項所述之裝置，其中該些排 氣孔的間隔相等。 42. 如申請專利範圍第40項所述之裝置，其中該排氣 板包括控制該些排氣孔的氣流的一排氣孔控制器。 38 06396-Dlpifl.doc