JPH0489321A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス微粒子堆積体をＶＡＤ法（気相軸付法
）あるいはＯＶＤ法（外付法）などのスート合成法によ
り製造する方法に関し、特に、生産性を向上した製造方
法を提供するものである。

本発明によるガラス微粒子堆積体は電気炉などの高温炉
により熱処理、透明ガラス化することにより、高品質な
ガラスロッドとなるので、光フアイバ用ガラス製品等に
好適に用いられる。

〔従来の技術〕

ガラス微粒子堆積体を合成する方法として、燃焼バーナ
ーから燃焼ガス及び原料ガスを混合噴出し、火炎中での
火炎加水分解反応または酸化反応によりガラス微粒子を
生成し、このガラス微粒子を回転する出発材の先端に堆
積させてガラス微粒子堆積体を形成させ、該堆積体の成
長に合わせて出発材を燃焼バーナーと相対的に移動させ
ることにより、ガラス微粒子堆積体を製造するＶＡＤ法
があった。また、出発材の外周部に燃焼バーナーにより
生成したガラス微粒子を堆積させ、出発材または燃焼バ
ーナーを１回以上トラバースさせることにより、ガラス
微粒子堆積体を製造するＯｖＤ法（例えば特開昭４８−
７３５２２号公報に提案されている）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、こうしたスート合成法によるガラス微粒子堆積体
の製造においては、第５図に示す如く、ガラス微粒子堆
積体の両端部にテーパ状の非有効部が形成される。この
非有効部はＶＡＤ法、ＯＶＤ法ともに、その製法上、無
くすことはできない。

すなわち、ＶＡＤ法の場合は、第６図ｔａ＋〜ｆｃｌに
示すように、通常細径のガラスロッド先端部よりガラス
微粒子堆積体の合成を開始するが、最初は堆積するター
ゲットが小さい〔第６図（ａ）〕ことがら、ガラス微粒
子の堆積効率が悪い。さらに堆積の定常状態（外径、母
材の成長速度が一定の状態をいう）に近づくにつれ〔第
６図（ｂｌ〜（Ｃ）〕テーパ状の非有効部の長さは長く
なり、一方ターゲットは大きくなるため、堆積効率も向
上する。定常になった状態で最も堆積効率が高い状態と
なる。このとき、非有効部上端は、火炎による加熱が充
分でないためガラス微粒子堆積体が柔らかい（密度が小
）ことから、割れが発生しゃすいという問題が生じる。

また、ＯＶＤ法においては、第７図に示すように、出発
材となる心棒１３をチャック１６−１および１６−２に
固定し、バーナエｌを用いてこの出発材１３の外周にガ
ラス微粒子堆積体を形成する。チャνりｌ　６−１およ
び１６−２は同調して回転するようになっており、バー
ナ１１に対して一定区間で左右に往復トラバースできる
機構となっている。トラバースはチャック１６−１およ
び１６−２を固定し、バーナ■１について行っても同様
である。バーナ１１からは火炎１２が形成され、この火
炎１２内でガラス微粒子が生成され、チャック１６−１
．１６−２をトラバースさせることを繰り返すことによ
り、出発材１３の表面にガラス微粒子が付着・堆積して
ガラス微粒子堆積体の層が形成される。バーナ１１内で
生成されたガラス微粒子は燃焼ガスに運ばれる形で堆積
面まで移動するため、広がりを持って堆積する。このた
め、ガラス微粒子堆積体の両端はテーバ状とならざるを
得ない。また、ＯＶＤ法の場合は上述したように、繰り
返し熱源が移動するため、母材は加熱、冷却を繰り返す
ことになり、特異点となる両端は、割れを生じやすくな
る。こうしたことがらも、バーナの調整だけで両端形状
をテーバの少ないものとすることは困難である。

このように、従来のスート合成法によるガラス微粒子堆
積体の合成においては、堆積効率を悪くさせ、製造歩留
りを低下させる要因となる非有効部の形成が避けられな
かった。また、この非有効部は、生産性向上の観点から
合成速度（単位時間当たりに合成されるガラス微粒子堆
積体の重量：２７分）を上げるに従い長くなり、逆に生
産性を低下させるという矛盾を生ずる。

本発明は、上記した問題点の解消を課題としてなされた
ものであり、堆積効率、生産性、製品歩留りが高く、高
品質なガラス微粒子堆積体を製造できる方法を提供する
ことを意図している。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本発明の構成は、気体のガラ
ス原料を燃焼バーナーから噴出させて火炎中で反応させ
、これによって生成するガラス微粒子を回転する出発材
または心棒の周囲に堆積させつつ上記燃焼バーナーを出
発材または心棒に対して相対的に移動させることにより
ガラス微粒子堆積体を製造する方法において、出発材ま
たは心棒のガラス微粒子の堆積開始端近傍に、脱着可能
なリング状の耐熱板を上記出発材または心棒と同軸状に
設置し、該耐熱板の片面に一体となるようにガラス微粒
子堆積体を成長させることを特徴とするものである。

上記リング状の耐熱板は、ガラス微粒子堆積体製造後、
高温熱処理による透明ガラス化前に取り去ることもでき
る。

上記リング状の耐熱板として、その径が製造しようとす
るガラス微粒子堆積体の外径りに対して０．５Ｄから１
．０　Ｄのものを用い、且つ燃焼バーナの中心軸と出発
材の交差する点から母材成長側と反対方向にＤ以内の位
置に該耐熱板を設置することを、本発明の特に好ましい
実施態様として挙げることができる。

〔作用〕

以下、図面を参照して本発明を説明する。第１図及び第
２図は本発明の構成を示す概略説明図である。第１図は
ＶＡＤ法における構成例であり、燃焼バーナーｌにより
火炎２が形成され、燃焼バーナーｌより噴出する気体状
ガラス原料、例えば８１　Ｃｚ、は、火炎２中で火炎加
水分解反応され、ガラス微粒子（ＳＩ　Ｏ諺）となる。

このガラス微粒子は出発材３に堆積されるが、出発材３
には堆積開始部より若干上部にリング状の耐熱板４が、
脱着可能な形態で設置されており、ここからガラス微粒
子堆積体５が合成される。

一方、第２図はＯＶＤ法における構成例であるが、出発
材１３の両端部にリング状耐熱板１４がそれぞれ設置さ
れ、この耐熱板１４の間を燃焼バーナー１１が相対的に
トラバースすることにより（出発材が実質的にトラバー
スすることもある）、ガラス微粒子堆積体５が合成され
る。

どちらの構成例でも、出発材３（または１３）において
、ガラス微粒子の堆積開始点の近傍に、リング状の耐熱
板４（または１４）を設置することにより、燃焼バーナ
ー１（または１１）により合成されるガラス微粒子は耐
熱板４（１４）さえぎられるため、そのほとんどが耐熱
板４（１４）下方に付着し、耐熱板４（１４）をまわり
込んで上部出発材に付着するスートは激減する。このた
め、耐熱板４（１４）の位ｆｌ調整より、またはガラス
微粒子の堆積開始点の位置調整により、テーパ状非有効
部の長さを短く調整できることになる。

ガラス微粒子堆積体は第１図に示す如く、耐熱板の底面
（下面）から出発ロフトに堆積を始めるが、耐熱板の位
置を調整することにより、耐熱板の下面にもガラス微粒
子はスムーズに付着し、耐熱板とガラス微粒子がほぼ一
体状となる。こうすることにより、従来法では耐熱板に
より遮られずに上方に付着していたガラス微粒子が遮ら
れ、上方への付着がなくなるので、非有効部を短くする
効果が生じる。さらに、耐熱板４（１４）により上方部
の付着が制限されるため、従来法では火炎に加熱されに
くく柔らかいため、割れの原因となる部分がなくなり、
製造歩留りが向上するという効果が生ずる。

堆積開始点と耐熱板が離れ過ぎていると、耐熱板による
遮り効果および加熱効果はなくなる。従って、本発明に
おいて、ガラス微粒子堆積体と耐熱板を一体化する目的
のために、耐熱板の寸法と耐熱板の取付は位置は重要で
ある。例えば、第８図ｆａｔおよび（ｂｌに示すように
、製造しようとするガラス微粒子堆積体の外径りに対し
て、０．５　Ｄから１．０Ｄの外径のリング状の耐熱板
を用いることが好ましく、出発材（心棒）への取付は位
置は燃焼バーナの中心軸と出発材との交点から母材成長
側と反対方向にＤ以内の位置とすることが好ましい。

第８図ｆａｔは出発材の外周にガラス微粒子堆積体を形
成する場合、同図ｆｂｌは出発ロット（心棒）先端にガ
ラス微粒子堆積体を成長させる場合である。

本発明に用いる耐熱板は、石英、カーボン等の耐熱性を
有する材質のものが用いられるが、これらの耐熱板は、
第３図に示すように、場合によれば、透明ガラス化前に
取り去ることができる。また、一方、カーボン製のもの
を使用し、透明化の後に取り去ることも差し支えない。

なお、リング状の耐熱板は、出発材に設置できる構成で
あれば、一体のものでなくても、例えば半割り構造のも
のであっても良い。また、内孔形状は出発材の形状に合
わせればよいが、外周形状は円形あるいはこれに近い形
状のものが望ましい。

例えば三角形状では、耐熱板の形状により、当初のガラ
ス微粒子堆積体形状が左右され、変形に繋がるため好ま
しくない。例えば、五角形以上の略正多角形であれば良
い。具体例として第４図ｆａｔに円形のものを、同図ｆ
ｂｌに五角形のものを示す。

上記のように本発明は、ＶＡＤ法においても、ＯＶＤ法
においても同様の効果を奏する。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

（比較例） 同心円状８重管バーナーを燃焼バーナーとし、第６図ｆ
ａｔ〜ＪＣＩに示した従来法により、１８ｍｍφの出発
材の先端にガラス微粒子堆積体を合成、成長させた。バ
ーナーに供給するガスは、原料として　ＳｉＣｌ２５ｊ
！／分、燃焼ガスとして山　５０１／分、０嘗　４８１
／分、燃焼調整用ガスとしてＡｒ　　１２１７分　を使
用した。合成されたガラス微粒子堆積体の外径は１８０
ｍｍφ、長さは全長で８００ｍｍであった。このうち上
端のテーパ部は２００ｍｍ、下端のテーパ部は１５０ｍ
ｍであり、有効部の割合いは、長さで５６％に過ぎなが
った。

（実施例１） 第１図に示した本発明の構成において、出発材に外径１
００ｍｍ、内孔径１８．２ｍｍのリング状の石英製耐熱
板を、出発材先端より７０ｍｍ上方に設置した。バーナ
中心軸と出発材の交点は先端より２０ｍｍとした。その
他の条件は比較例と同様にした。合成されたガラス微粒
子堆積体は、外径１８１ｍｍφ、全長８００ｍｍで、比
較例のものとほぼ同様の母材が製造出来たが、上端テー
パ部は１００ｍｍと短くなり、有効部の長さは６９％と
改善された。

また、本実施例で製造したものは、非有効部での割れは
全（発生せず、安定した製造を行なうことができた。

次に、ガラス微粒子堆積体合成後、石英製耐熱板を上方
に抜き去り、高温電気炉にて、ｉ雰囲気中１６００℃以
上の熱処理を行い、透明ガラス化した。この結果、外径
７３ｍｍφの、クラック、気泡等の発生がなく良好なガ
ラスロットを得ることができた。

（実施例２） 実施例１で合成したガラス微粒子堆積体をリング状石英
製耐熱板を取り去らずに、透明ガラス化した。この方法
でも実施例１のものと同様に透明で良好なガラスロフト
は得られたが、石英耐熱板は収縮しないため、有効部の
径７３ｍｍφに対して、上端側に１００ｍｍφの円板が
取りついた形状となった。この円板を削り取る、あるい
は切り取ることにより、ガラスロッドは通常と同様に使
用することができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればスート法により合
成するガラス微粒子堆積体端部のテーパ状非有効部を減
少させ、かつ非有効部での割れを防止することができる
ことから、製造効率を上げることができ、特に、合成速
度が高く、大径の大型ガラス微粒子堆積体を合成する場
合に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施態様を示す概略説明図
であり、第１図はＶＡＤ法における本発明の構成例、第
２図はＯＶＤ法における本発明の構成例を示す。第３図
は本発明の実施例１においてガラス微粒子堆積体合成後
、耐熱板を取り外した後に加熱透明化する工程の説明図
、第４図ｆａ＋および（ｂｌは本発明に用いる耐熱板の
具体例を示す図である。第５図はガラス微粒子堆積体の
テーパ状非有効部を説明する図、第６図（ａｌ〜（Ｃ１
は、従来のＶＡＤ法におけるガラス微粒子の堆積開始時
の成長の様子を説明する図、第７図は従来のＯＶＤ法に
おける堆積開始時の様子の説明図、第８図ｆａｔおよび
（ｂ）は本発明の耐熱板のサイズと取付は位置の好まし
い例を説明する図である。 である。 ｌ、１１は燃焼バーナー　２，１２は火炎、３１３は出
発材、４．１４は耐熱板、５，１５はガラス微粒子堆積
体、１６−１．１６−２はチャックを示す。 第３図 第４図 第８図 （ａ） 第５図 （α） 第６図 （ｂ） （ｃ） 錦７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気体のガラス原料を燃焼バーナーから噴出させて
   火炎中で反応させ、これによって生成するガラス微粒子
   を回転する出発材または心棒の周囲に堆積させつつ上記
   燃焼バーナーを出発材または心棒に対して相対的に移動
   させることによりガラス微粒子堆積体を製造する方法に
   おいて、出発材または心棒のガラス微粒子の堆積開始端
   近傍に、脱着可能なリング状の耐熱板を上記出発材また
   は心棒と同軸状に設置し、該耐熱板の片面に一体となる
   ようにガラス微粒子堆積体を成長させることを特徴とす
   るガラス微粒子堆積体の製造方法。
2. （２）上記リング状の耐熱板を、ガラス微粒子堆積体製
   造後、高温熱処理による透明ガラス化前に取り去ること
   を特徴とする請求項（１）記載のガラス微粒子堆積体の
   製造方法。
3. （３）上記リング状の耐熱板として、その径が製造しよ
   うとするガラス微粒子堆積体の外径Ｄに対して０．５Ｄ
   から１．０Ｄのものを用い、且つ燃焼バーナの中心軸と
   出発材の交差する点から母材成長側と反対方向にＤ以内
   の位置に該耐熱板を設置することを特徴とする請求項（
   １）又は（２）記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。