光纖用玻璃母材的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供光纖用玻璃母材的制造方法，其能夠在降低外部損傷發(fā)生率的同時(shí)，防止生產(chǎn)性下降。將多孔玻璃母材2的最大外徑設(shè)為D、將進(jìn)行脫水燒結(jié)步驟的加熱爐11的內(nèi)徑設(shè)為d時(shí)，將每單位長(zhǎng)度的所述多孔玻璃母材的重量保持為預(yù)定值不變并調(diào)節(jié)脫水燒結(jié)步驟前多孔玻璃母材2的體積密度，以使得30mm≦d–D≦90mm。
【專利說(shuō)明】光纖用玻璃母材的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖用玻璃母材的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 日本特開平7-140334號(hào)公報(bào)描述了包括沉積步驟和脫水燒結(jié)步驟的光纖用玻璃 母材的制造方法。在沉積步驟中，使玻璃原料發(fā)生火焰水解反應(yīng)W生成玻璃微粒，使該玻璃 微粒沉積在旋轉(zhuǎn)的起始部件上W成為沉積體，使該沉積體在旋轉(zhuǎn)軸方向上生長(zhǎng)從而得到多 孔玻璃母材。在脫水燒結(jié)步驟中，將該多孔玻璃母材放入燒結(jié)爐中燒結(jié)從而透明玻璃化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] [發(fā)明要解決的問(wèn)題]
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種光纖用玻璃母材的制造方法，該光纖用玻璃母材能夠在 降低外部損傷發(fā)生率的同時(shí)，防止生產(chǎn)性下降并力圖實(shí)現(xiàn)成本降低。
[0005] [解決問(wèn)題的方案]
[0006] 本發(fā)明的光纖用玻璃母材的制造方法是該樣的制造方法：通過(guò)使原料氣發(fā)生火焰 水解反應(yīng)并沉積在旋轉(zhuǎn)的起始部件上來(lái)形成多孔玻璃母材，并且通過(guò)脫水燒結(jié)步驟將所述 多孔玻璃母材透明化從而得到透明玻璃體，其中，將所述多孔玻璃母材的最大外徑設(shè)為D、 將進(jìn)行所述脫水燒結(jié)步驟的加熱爐的內(nèi)徑設(shè)為d時(shí)，將每單位長(zhǎng)度的所述多孔玻璃母材的 重量保持為預(yù)定值不變并調(diào)節(jié)所述脫水燒結(jié)步驟前的所述多孔玻璃母材的體積密度，W使 得 30mm 蘭 d - D 蘭 90mm。
[0007] 體積密度可W是0. 27g/cm3?0. 45g/cm3。另外，在制造多孔玻璃母材時(shí)，可W控 制燃燒性氣體的流量來(lái)調(diào)節(jié)外徑。
[000引[發(fā)明的效果]
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，可W在降低光纖用玻璃母材的制造過(guò)程中的外部損傷發(fā)生率的同 時(shí)，防止生產(chǎn)性下降，并力圖成本降低。
[0010] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0011] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的光纖用玻璃母材的制造方法的示意圖。
[0012] 圖2是示出了在脫水燒結(jié)步驟中使用的加熱爐的內(nèi)徑d與多孔玻璃母材的最大外 徑D之間的關(guān)系的示意圖。
[0013] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施方式的光纖用玻璃母材的制造方法的示意圖。
[0014] 圖4是示出了加熱爐的內(nèi)徑d與多孔玻璃母材的最大外徑D的差即間隙d-D與氨 氣流量的減少率及外部損傷發(fā)生率之間的關(guān)系的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 參照附圖對(duì)本發(fā)明的光纖用玻璃母材的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明并 不限定于該些例子，本發(fā)明旨在包括由權(quán)利要求書所限定的、W及與權(quán)利要求書具有同等 涵義及范圍內(nèi)的全部變型。
[0016] 若多孔玻璃母材的外徑過(guò)大，則脫水燒結(jié)步驟中將多孔玻璃母材插入加熱爐中 時(shí)，設(shè)備的傾斜或中也軸的偏移，或者產(chǎn)品的彎曲或扭轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致多孔玻璃母材與加熱爐 的內(nèi)表面接觸而發(fā)生外部損傷。若發(fā)生外部損傷，則由脫水燒結(jié)步驟得到的透明玻璃體的 整體或者一部分將無(wú)法使用。另一方面，若多孔玻璃母材的外徑過(guò)小，則由脫水燒結(jié)步驟得 到的透明玻璃體變細(xì)，并且拉伸透明玻璃體而得到的纖維長(zhǎng)度也變短，因此生產(chǎn)性變差。
[0017] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的光纖用玻璃母材的制造方法的示意圖。本實(shí) 施方式中，通過(guò)VAD(Vapor化ase Axial D巧osition，氣相軸向沉積）法形成多孔玻璃母材 (玻璃微粒沉積體）。
[0018] VAD法中，首先將起始部件1息掛在反應(yīng)容器3內(nèi)。在該狀態(tài)下，使起始部件1繞軸 旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)燃燒器4噴射生成的玻璃微粒，從而形成多孔玻璃母材（玻璃微粒沉積體）2。 此時(shí)，向燃燒器4供給玻璃原料氣體、燃燒性氣體W及助燃性氣體。然后，燃燒器4通過(guò)燃 燒性氣體和助燃性氣體形成火焰。在火焰中使玻璃原料氣體發(fā)生火焰水解反應(yīng)W生成玻璃 微粒。使用（例如）SiCl4作為玻璃原料氣體。另外，使用（例如）氨氣化2)作為燃燒性氣 體。另外，使用（例如）氧氣化）作為助燃性氣體。
[0019] 已知的是，在形成多孔玻璃母材2時(shí)，通過(guò)作為燃燒性氣體的氨氣的流量，多孔玻 璃母材2的體積密度變化發(fā)生改變。若氨氣的流量增大，則由于火焰的溫度上升，體積密度 變大，若流量減小，則由于火焰的溫度降低，體積密度變小。利用該一規(guī)律，通過(guò)控制氨氣的 流量，可W調(diào)節(jié)所形成的多孔玻璃母材2的體積密度。并且，在供給的玻璃原料氣體等量的 情況下，體積密度越大，所形成的多孔玻璃母材2的外徑越細(xì)（相反，體積密度越小，其外徑 越粗）。
[0020] 本實(shí)施方式中，在使每單位長(zhǎng)度的多孔玻璃母材2的重量為預(yù)定值的同時(shí)，控制 氨氣的流量W調(diào)節(jié)多孔玻璃母材2的體積密度。將多孔玻璃母材2的最大外徑設(shè)為D，并將 進(jìn)行后述脫水燒結(jié)步驟的加熱爐11 (參照?qǐng)D2)的內(nèi)徑設(shè)為d時(shí)，W 30mm ^ d - D ^ 90mm 的方式形成多孔玻璃母材2。
[0021] 需要說(shuō)明的是，在不改變氨氣的流量而增大作為助燃性氣體的氧氣的流量的情況 下，火焰的溫度會(huì)下降。并且，若火焰的溫度變低，則玻璃微粒的沉積密度變小。目P，若增大 氧氣的流量，則多孔玻璃母材2的體積密度變小。利用該一規(guī)律，控制氧氣的流量，可W調(diào) 節(jié)多孔玻璃母材2的體積密度。由此，可W控制氧氣的流量、或者氨氣和氧氣兩者的流量， 從而調(diào)節(jié)多孔玻璃母材2的體積密度，并且W使多孔玻璃母材2的最大外徑D落入上述范 圍的方式形成多孔玻璃母材2。
[0022] 但是，在通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣從而使多孔玻璃母材直徑比一般情況更粗（使體積密度變 ?。┑那闆r下，需要流入比一般情況更多的氧氣，該成為成本增加的主要原因。因此，優(yōu)選 的是，對(duì)氨氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，其能夠W比一般情況更少的量來(lái)使多孔玻璃母材直徑比一般情況 更粗。
[0023] 圖2是示出了在脫水燒結(jié)步驟中使用的加熱爐11的內(nèi)徑d與多孔玻璃母材的最 大外徑D之間的關(guān)系的示意圖。對(duì)如上得到的多孔玻璃母材2 W如下方式進(jìn)行脫水處理和 燒結(jié)（脫水燒結(jié)步驟）。將多孔玻璃母材2插入加熱爐11內(nèi)。將多孔玻璃母材2插入到 內(nèi)徑d的加熱爐11內(nèi)時(shí)，加熱爐11的內(nèi)表面與多孔玻璃母材2上最粗的部分（最大外徑 D的部分）的表面之間的距離為（d-D)/2。
[0024] 若多孔玻璃母材2的外徑過(guò)大，則在脫水燒結(jié)步驟中將多孔玻璃母材插入加熱爐 11時(shí)，與加熱爐11的內(nèi)表面接觸，多孔玻璃母材發(fā)生外部損傷。另一方面，若多孔玻璃母 材2的外徑過(guò)小，則由脫水燒結(jié)步驟得到的透明玻璃體變細(xì)，因此生產(chǎn)性變差。因此，優(yōu)選 的是，在最粗的部分插入時(shí)不與加熱爐11的內(nèi)表面接觸而發(fā)生外部損傷的范圍內(nèi)，使多孔 玻璃母材2直徑變粗而形成。因此，本實(shí)施方式中，如上所述，W最大外徑D在30mm ^ d-D ^ 90mm的范圍內(nèi)的方式形成多孔玻璃母材2。
[002引接著，向插入有多孔玻璃母材2的加熱爐11內(nèi)由氣體導(dǎo)入通道12導(dǎo)入除了包含 化等惰性氣體外還包含SiCl4、Cl2等腐蝕性氣體的導(dǎo)入氣體，并用加熱器13加熱從而進(jìn)行 脫水處理。其后，進(jìn)一步用加熱器13加熱使之上升到燒結(jié)溫度，通過(guò)燒結(jié)多孔玻璃母材2 使之透明化，從而得到透明玻璃體。可通過(guò)如上方式制造透明化的光纖用玻璃母材。
[0026] 根據(jù)本實(shí)施方式，調(diào)節(jié)體積密度，并W多孔玻璃母材2相對(duì)于加熱爐11的間隙 d-D( W下稱為間隙d-D)為30mm蘭d - D蘭90mm的方式形成多孔玻璃母材2。間隙d-D不 足30mm的情況下，由后述的實(shí)施例和比較例的考察可知，外部損傷發(fā)生率急劇增加。另外， 在間隙d-D超過(guò)90mm的情況下，多孔玻璃母材的外徑過(guò)小，因此由脫水燒結(jié)步驟得到的透 明玻璃體變細(xì)、生產(chǎn)性變差。但是，若每單位長(zhǎng)度的多孔玻璃母材2的重量偏離預(yù)定值（波 動(dòng)）的話，則無(wú)法均勻地制造透明玻璃化后的光纖用玻璃母材，光纖的特性也會(huì)波動(dòng)。因 此，調(diào)節(jié)體積密度W使得每單位長(zhǎng)度的多孔玻璃母材的重量不偏離預(yù)定值。
[0027] 另外，若體積密度小于0.27g/cm3,則玻璃微粒體（スス體）的強(qiáng)度變?nèi)?，因此容?發(fā)生破裂。若大于0. 45g/cm3,則燒結(jié)時(shí)花費(fèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此，通過(guò)將體積密度設(shè)在0. 27g/ cm3?0. 45g/cm3的范圍內(nèi)，可沒(méi)有發(fā)生破裂、燒結(jié)時(shí)間變長(zhǎng)該樣的缺點(diǎn)、且間隙d-D為 30mm蘭d - D蘭90mm的方式形成多孔玻璃母材2。
[002引另外，一般而言，在多數(shù)情況下，在制造時(shí)多孔玻璃母材的最大外徑D比加熱爐的 內(nèi)徑d充分小，有富余，為了將間隙d-D調(diào)節(jié)至30mm ^ d - D ^ 90mm，需要使多孔玻璃母材 直徑比一般情況更粗。在使體積密度變小W使多孔玻璃母材2的外徑變大的情況下，通過(guò) 控制燃燒性氣體（氨氣）的流量從而調(diào)節(jié)外徑，能夠使形成多孔玻璃母材2時(shí)使用的氨氣 的用量比通常情況減少，因此能夠降低制造成本。
[0029] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施方式的光纖用玻璃母材的制造方法的示意圖。 根據(jù)本發(fā)明的光纖用玻璃母材的制造方法也可W適用于使用了 1個(gè)或2個(gè)W上燃燒器的豎 型或橫型的〇VD(Outside Vapor D巧osition，外部氣相沉積）法。作為利用0VD法的多孔 玻璃母材的制造裝置的例子，圖3中示出了使用3個(gè)燃燒器41、42、43的豎型（a)和橫型 化）的裝置。與圖1的裝置的情況相同，在使用該些裝置的情況下，同樣優(yōu)選控巧恪燃燒器 41、42、43的氨氣流量，從而調(diào)節(jié)多孔玻璃母材2的體積密度。
[0030] 接下來(lái)，對(duì)實(shí)施例和比較例進(jìn)行說(shuō)明。將起始部件1插入圖1的反應(yīng)容器3中，控 制氨氣的流量，從而調(diào)整所形成的多孔玻璃母材2的體積密度，在實(shí)施例1?5和比較例1、 2中，分別形成多孔玻璃母材2 W形成為分別設(shè)定的最大外徑D。需要說(shuō)明的是，在各實(shí)施 例和比較例中，玻璃原料氣體（SiCl4)、助燃性氣體0)2)的流量設(shè)為相同。
[0031] 接著，對(duì)由實(shí)施例1?5和比較例1、2形成的各多孔玻璃母材2實(shí)施上述的脫水 燒結(jié)步驟的處理，從而得到透明玻璃體。每單位長(zhǎng)度的多孔玻璃母材2的重量保持為預(yù)定 值不變，因此所得到的透明玻璃體的粗細(xì)（最大外徑）在實(shí)施例1?5和比較例1、2的所 有情況下都基本相同。
[0032] 各實(shí)施例和各比較例中，考察將比較例1的氨氣流量設(shè)為1時(shí)氨氣流量的減少率 (氨減少率）、形成的多孔玻璃母材2的破裂率、W及為了進(jìn)行脫水燒結(jié)步驟而將多孔玻璃 母材2放入加熱爐中時(shí)透明玻璃體的外部損傷發(fā)生率。其結(jié)果示于表1。
[0033] 表 1
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種光纖用玻璃母材的制造方法，包括： 第一工序，其中，通過(guò)使原料氣發(fā)生火焰水解反應(yīng)而沉積在旋轉(zhuǎn)的起始部件上，從而形 成最大外徑為D的多孔玻璃母材，以及 第二工序，其中，在內(nèi)徑為d的加熱爐中通過(guò)脫水燒結(jié)步驟使所述多孔玻璃母材透明 化從而得到透明玻璃體， 所述第一工序包括這樣的步驟：在將每單位長(zhǎng)度的所述多孔玻璃母材的重量保持為預(yù) 定值不變的情況下調(diào)節(jié)所述脫水燒結(jié)步驟前的所述多孔玻璃母材的體積密度，以使得所述 最大外徑D和所述內(nèi)徑d為30mm寫d - D寫90mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖用玻璃母材的制造方法，其中，將所述體積密度設(shè)為 0? 27g/cm3 ?0? 45g/cm3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖用玻璃母材的制造方法，其中，在制造所述多孔玻璃 母材時(shí)，控制燃燒性氣體的流量以調(diào)節(jié)外徑。
【文檔編號(hào)】C03B37/018GK104513006SQ201410512950
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月4日
【發(fā)明者】八木干太, 楠浩二 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社