JPH0435428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光フアイバ用母材の製造方法に関し、
詳しくは火炎中でのガラス原料の加水分解反応に
よりガラス微粒子を合成して、これを堆積させる
いわゆるスート法による製造方法の改良に係わ
る。

〔従来の技術〕

光フアイバの製造方法として、所期の組成の光
フアイバ用多孔質母材を作製し、これを焼結、透
明化した後線引きしてフアイバとする方法が知ら
れている。

上記光フアイバ用多孔質母材の製造法の一つに
前記したいわゆるスート法があり、これは例えば
第２図に概念図を示すように、反応容器１内にお
いて、ガラス微粒子合成用バーナ２から燃焼ガ
ス、ガラス原料等を噴出させ、該バーナ２に形成
される火炎３中において該ガラス原料を加水分解
反応させ、その結果生成したガラス微粒子を回転
軸４を中心として回転する出発材上に堆積させ
て、多孔質母材５を成長させる方法である。

この種の製造方法においても、近時、生産性向
上のために多孔質母材の合成速度の高速化及び母
材の大型化が進められている。合成速度高速化の
ためにはバーナに供給する原料等のガス流量を増
大する必要があるが、このときガスの流速を増大
することは好ましくない。これは火炎内で生起す
るガラス微粒子生成反応がその反応に十分な時間
を要するので、多量の原料を送りこむ場合には特
に流速が早くなり、反応が不十分になるのを防ぐ
ため、火炎中での流速は遅い方が好ましいからで
ある。

そこで、ガス流量は増大しても流速は遅くでき
るように、ガラス微粒子合成用バーナー外径を大
型化する方法が考えられている。この手段は大型
の母材を製造するために要求される火炎の大型化
の目的にも合致する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで従来のこの種の方法においては、回転
する出発材の上にガラス微粒子を堆積させ始めて
から、この堆積体が回転軸方向に成長し始めるま
で所定の時間を必要とする。この時間は必要とさ
れる母材外径により決まつてくる。すなわち、出
発材の上にガラス微粒子を堆積させていくと第３
図にａ，ｂないしｃとして示すように、堆積体５
は大きくなつてゆく。この堆積体５の外径の最も
大きい部分の径が、必要とする母材外径に等しく
なつた時点で第３図にｄとして示すように、回転
軸方向に成長し始める。なお共通符番のものは第
２図と共通の部分を表している。

このように合成される多孔質母材において、光
フアイバーとして使用可能な部分は、回転軸方向
に母材外径が一定な部分のみである。したがつ
て、出発材にガラス微粒子を堆積させ始めてか
ら、回転軸方向に成長するまでの部分は、光フア
イバとしては使用不可能であり、生産性向上のた
めには、この部分の合成時間を短かくする必要が
ある。

ところで最近の母材外径の大型化により、ガラ
ス微粒子の堆積開始から回転軸方向に成長開始す
るまでの時間が長くなるという問題が生じてき
た。しかも、この堆積体が軸方向に成長するまの
間では大型バーナは、それよりも小型のバーナに
比較して、生産性の面でむしろ不利であることが
判明した。従つて軸方向に成長開始後では有利な
大型バーナを用いても工程全体からみると思うよ
うには生産性を向上し得ず、この点の早急な解決
が望まれている。

本発明は上記の問題点を解決し、大型の光フア
イバ用多孔質母材を收率よく安定に合成でき合成
速度も高速化できる新規な製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記の問題点を解決できる手段を
目指して種々検討の結果、堆積体の回転軸方向へ
の成長開始後に用いるバーナ（以下成長用バーナ
という）とは別の初期段階に専用のバーナ（以下
出発材用バーナという）を用いて行なう、すなわ
ち各段階に最適なバーナを用いて製造することを
思いつき、又このように行つて好結果を得ること
を確認できたことから、本発明の完成を見たので
ある。

本発明は多重管バーナに形成される火炎内にガ
ラス原料を供給することにより該ガラス原料を反
応させてガラス微粒子を合成し、該ガラス微粒子
を回転する出発材に堆積させてゆき、堆積体を回
転軸方向に成長させることにより多孔質ガラス母
材を製造する方法において、該ガラス微粒子の堆
積を、堆積開始時から堆積体が回転軸方向に成長
を始めるまでに用いる、出発用バーナと、回転軸
方向への成長開始以後に用いる成長用バーナとを
用いて行ないかつ前者の吹出口直径が後者の吹出
口直径より小であることを特徴とする光フアイバ
用多孔質母材の製造方法である。

本発明の特に好ましい実施態様としては、出発
用バーナの吹出口の直径が成長用バーナの直径の
0.4〜0.8倍の範囲内として行なう上記方法及び出
発用バーナ先端と堆積体との距離を該堆積体の成
長に伴ない変化させて行なう上記方法が挙げられ
る。

以下本発明に至つた経緯から説明を始める。

火炎内で生成されたガラス微粒子を出発材に堆
積し始めてから、この堆積体が回転軸方向に成長
し始めるまでの段階では、大型バーナの方が小型
バーナより生産性が低い原因については、次のよ
うに考えられる。

火炎内で生成されるガラス微粒子が出発材に堆
積する効率は、その火炎の大きさと出発材の大き
さの割合により決まる。大型バーナの大型火炎で
は、生成されるガラス微粒子のうちで、その大型
火炎に比してはるかに小さいサイズの出発材に堆
積できる割合は非常に小さい。これは、火炎内の
ガラス微粒子が出発材に堆積するには出発材のす
ぐ近傍を通過して、ガラス微粒子の慣性力や熱泳
動力により出発材に付着することが必要であつ
て、出発材から離れた位置を通過するガラス微粒
子は出発材に付着することはないからである。火
炎が大型化するに伴い、出発材から離れた位置を
通過するガラス微粒子の数は増大する。従つて、
この段階では小型バーナの方が粒子の堆積効率の
面から、大型バーナより生産性に優れるわけであ
る。

そこで回転軸方向に所期の外径で成長を始めた
母材を合成するための大型バーナ（成長用バー
ナ）とは別に、堆積開始時から回転軸方向への成
長の始まる段階では出発用バーナとして小型のバ
ーナを用いて堆積体を合成すれば上記の問題を解
決できると考えられる。

しかしながら、出発材にガラス微粒子を堆積し
ていき、堆積体を所定の外径まで大型化していく
と、バーナが小さ過ぎる場合、形成される火炎の
大きさが母材の大きさに対して不十分になり、母
材を安定に保持するのが困難になる。したがつ
て、所望する多孔質母材の外径により、出発用バ
ーナの小型化には制限が加わる。

この点につき本発明者らはさらに検討を重ねた
結果、所望の外径の母材を回転軸方向に成長させ
るときに用いる成長用バーナの吹出口直径に対し
て、その吹出口直径が0.4〜0.8倍の範囲内にある
出発用バーナを用いることにより、出発材にガラ
ス微粒子を堆積開始してから、堆積体が所定の外
径になるまでの時間を短縮でき、さらに軸方向に
成長開始させるまでの堆積体の形状を安定に保持
しうることを見出した。

本発明において用いる多重管バーナとしては例
えば各噴出ポート断面が円形であるような円筒多
重管バーナ等が挙げられる。また出発用バーナと
成長用バーナの流速は両者共に±30％の範囲内に
入るように流量を選択することが必須ではないが
より好ましいことも種々の実験から判明した。

本発明の具体的な方法については、以下の実施
例にて詳細に説明する。

〔実施例〕

実施例 １ 第１図は本実施例を段階を追つて説明する概略
図である。第１図において２１は出発用バーナ、
２２は成長用バーナであり、出発用バーナ２１の
外径は成長用バーナ２２の外径の0.5倍である。
同図中３１及び３２は夫々バーナ２１及び２２に
より形成される火炎であり、１，５，６は第１
図、第２図と同じ部分を意味する。

第１図のａは、堆積開始時の状態を示してお
り、第２図に示した従来法に比すると、出発用バ
ーナ２１が新たに設けられている。該出発用バー
ナ２１にガラス原料としてSiCl₄１／分、燃焼
用ガスとしてH₂14／分、Ar3／分及びO₂12
／分を供給したところ、所要時間30分にて、最
大径100mmの堆積体５を合成することができて、
回転軸方向に該堆積体を成長させることが可能な
状態になつた。そこで出発バーナ２１へのガス供
給を停止して、成長用バーナ２２にSiCl₄３／
分、H₂40／分、Ar10／分及びO₂35／分の
供給を開始した〔ｂ段階〕。この堆積体５を第１
図のｃに示すように回転軸方向に成長させてゆ
き、外径100mmφ、長さ500mm、重さ500ｇの光フ
アイバ用多孔質母材を合成することができた。こ
のときの成長時間は300分であつたので、堆積開
始からは330分かかつた。なお、堆積開始時から
母材は安定に成長し、スス割れは全く発生しなか
つた。

比較例 １ 実施例１の第１図の構成から出発用バーナ２１
を取りはずし第２図の構成とし成長用バーナ２２
のみで、その他の条件は実施例１と同じにしてガ
ラス微粒子を堆積させてみた。堆積開始時には実
施例と同量のガスを成長用バーナに流量供給し
た。この場合、堆積開始してから、回転軸方向に
堆積体を成長させることが可能になるまで、70分
間の時間を要した。その後、この堆積体を回転軸
方向に成長させることにより、実施例と同様な光
フアイバ用多孔質母材を得ることができたが、開
始時より370分の時間がかかつた。また得られた
母材の上部のススは柔かく、スス割れを発生した
ケースもあつた。

以上の実施例１及び比較例１の結果から明らか
なように、本発明では出発用バーナを設けて初期
段階での合成をこれにより行うことで、従来法で
370分の時間を要していたものを330分の時間で合
成でき、10％以上の時間短縮を実現できた。さら
に高品質な母材を安定に製造できるという点でも
従来法に優れることが明らかである。

以上の実施例においては、出発用バーナ、成長
用バーナとも、反応容器に固定されているが、最
初は出発用バーナのみ反応容器内にあり、堆積体
が回転軸方向に成長開始した後は、出発材バーナ
は反応容器内から外に出し、かわりに成長用バー
ナを反応容器内に導入するという切り換え式も可
能である。

さらに、出発用バーナ先端と堆積体との距離を
堆積体の成長に伴ない最適位置関係にあるように
出発用バーナの位置を変化させて行なうことは好
ましい実施態様である。

また以上の説明及び実施例は、いわゆる軸付け
法による光フアイバ用多孔質母材の製造に本発明
を適用したものであるが、いわゆる外付け法にお
いても同様に光フアイバ用多孔質母材を製造する
ので本発明を等しく適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は出発材にガラス
微粒子の堆積を開始してから、堆積体が回転軸方
向に成長を開始するまでの部分を合成するのに、
その後の回転軸方向に成長させるときのバーナと
は別の出発用バーナを用いる。これにより本発明
は当該部分の合成時間を効率良く短縮することが
可能となり、さらに高品質な多孔質母材の安定な
製造を実現するので、光フアイバ用多孔質母材製
造の生産性向上、品質向上に非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を製造段階を追つて
説明する概略図である。第２図は従来法の装置構
成を説明する概略図、第３図は従来法を製造段階
に従つて説明する概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多重管バーナに形成される火炎内にガラス原
   料を供給することにより該ガラス原料を反応させ
   てガラス微粒子を合成し、該ガラス微粒子を回転
   する出発材に堆積させてゆき、堆積体を回転軸方
   向に成長させることにより多孔質ガラス母材を製
   造する方法において、該ガラス微粒子の堆積を、
   堆積開始時から堆積体が回転軸方向に成長を始め
   るまでに用いる出発用バーナと回転軸方向への成
   長開始以後に用いる成長用バーナとを用いて行な
   い、かつ前者の吹出口直径は後者の吹出口直径よ
   り小さくすることを特徴とする光フアイバ用多孔
   質母材の製造方法。 ２ 出発用バーナの吹出口の直径が成長用バーナ
   の直径の0.4〜0.8倍の範囲内として行なう特許請
   求の範囲第１項に記載される光フアイバ用多孔質
   母材の製造方法。 ３ 出発用バーナ先端と堆積体との距離を該堆積
   体の成長に伴ない変化させて行なう特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載される光フアイバ用多
   孔質母材の製造方法。