JPS61186231A - ガラス管の製造方法 - 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、ゾルゲル法によシガラスを製造する方法に関
する。

〔従来の技術〕

現在、光ファイバーのプリフォームを作製スる方法とし
ては、ＶＡＤ法をはじめとする、８１０ｔ４等を火炎中
に通しガラス微粒子をターゲット上に堆積させ、得られ
たガラス多孔質体を焼結しガラス塊を得る、という方法
が主流になっている。これは高純度の多孔質ガラスを比
較的安価に得られる優れた方法である。しをしこの方法
は気相反応であるため、添加物として使える物質がガス
化できるものに限られる、という欠点があった。

そこで、近年、この欠点を補う方法として、日１　を主
体とした金属アルコキシドを加水分解し、シリカゲルあ
るいは添加元素を含むシリカゲルを得、該シリカゲルを
乾燥させた後無孔化処理等を行い透明ガラスを得る方法
が盛んに研究されている。

一例を挙げれば、シリコンテトラメトキシド等の８１　
のアルコキシドを、エタノールと充分に攪拌混合した後
、水を加え更に攪拌して加水分解する。この詩人にはア
ンモニア等ｐＨ調整剤を加えておくことが好ましい。こ
のようにして得られたゾル液を、一端を封じたバイブに
流しこみゾル液をゲル化させる。次にこのゲルをエタノ
ール中で押し出し別の容器に移し、乾燥時間を長くでき
るようにアルミ箔等で蓋をして例えば６０℃程度の恒温
槽中に保つことによシ、ゲルの乾燥を行う。乾燥するに
従ってゲルは収縮し、通常数日を経るとほぼ乾燥が終了
する。

このようにして得たゲルを取シ出し、例えば酸素を含む
■θ雰囲気中にて加熱する等によシ無孔化処理を行い、
ガラスを得る、というものである。

また本発明者らは前記ゾル液とコロイドにならない大き
さの粒子を混合した後に固化させ、多孔質体を得、これ
を乾燥・焼結しガラスを得る方法をすでに昭和６０年１
月３０日付で出願した明細書中に提案している。この多
孔質体はコロイドより大きな粒子を含んでおシ、正確に
はゲルではない。その前駆体もゾル液ではない。

しかしここではこのような多孔質体を含め、ゾルゲル法
によシ得られた多孔質体をゲルとし、その前駆体をゾル
液とする。

以上のようなゾルゲル法によってガラス管を作るにはゾ
ル液を円筒容器に入れ、容器の中心軸を水平にして回転
させそのままゲル化させる、という方法がある〔特開昭
５８−９９１３０号公報〕号 公報間が解決しようとする問題点コ ところが上記特開昭５８−９９１３０号公報記載の方法
でガラス管を作ろうとすると、ゾル液のｐＨが低い場合
ゲル化に時間がかか’）　、ｐＨが高い場合ゲル化時の
粘性増加が急であるため管がいびつになυ、その中間の
ｐＨではゲル化に時間がかかる上書られる管がいびつに
なる、という欠点があった。

本発明はこのような従来法の欠点を解消し短い時間で肉
厚の均一なゲル管を得ることにより、肉厚の均一なガラ
ス管を製造する方法に関する。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は原料の少なくとも１つをシリコンのアルコキシ
ドとし、少なくとも水を加えることにより得たゾル液を
内面が円筒形状を有し、かつ円周方向に回転する容器中
でゲル化させ、該ゲルを乾燥・焼結し、ガラス管を製造
する方法において、水を加えた時刻をｔｂ　ゲル化が起
とシゾル液が実質的に流動性を失った時刻をｔ８ゾル液
のｔｂ　　とｔのあいだの上記ゾル液の平均温度を７重
、またｔとｔｅ　のあいだのゾル液の平均温度をＴｌ　
　としたとき、実質的に’ｒ、　）　’ｒ。

であ’）　、ｔｂ　＜　ｔ＜　ｔｅである時刻ｔが存在
するようゾル液の温度をコントロールすることを特徴と
するガラス管の製造方法により上記目的を達成する。

時刻ｔをゲル化が始まる直前にとったとき’ｒｌ−’ｒ
、が最大となるよう温度をコントロールすることが最も
好ましいがＴｌ＞Ｔ２であれば効果はある。

一般にアルコキシドの加水分解は発熱反応であって、加
水分解開始時刻ｔ１）からゲル化が起とシ流動性が失く
なる時刻ｔ１．にいたるまで、単調な温度上昇を示し、
ＴＩＬＴ！となることが多い。この場合には、どのより
なｔを選んでみてもＴＩ　−Ｔｌが１０℃を越えること
は、まず起こ如えない。またアンモニアアルカリ性で加
水分解した場合発熱は急激で、ゲル化も早く起こる。

本発明方法は、温度をコントロールすることによＪ）　
、Ｔｔ　＞　Ｔｌとなるよう、かつ好ましくは’ｒｌ−
’ｉ’、が１重℃程度以上であるようにして、ゲル化の
反応速度を下げ、粘性の変化をゆるやかにして管がいび
つになるのを防止する。

本発明における温度コントロールの具体的な方法として
は、■Ｔ１　　を上げるためにゾル液の入った容器を暖
める、０１重を下げるためにゾル液の入った容器を冷却
する、のいずれかもしくは、■、■の両者を併用する。

加温手段としては通常の例えば暖かい液体もしくは気体
中につけたり、恒温槽、炉中に保持することでよく、又
、冷却も通常の手段、例えば冷たい流体中に保持したシ
、液体窒素、寒剤等を用いればよい。

また時刻ｔはゲル化の直前であることが好ましくこのよ
りなｔを知るには、対比用のゾル液を作成しておき、対
比ゾルを加温してゲル化までの時間を早める、または本
体の方を冷却して対比ゾルのゲル化開始時間後にゲル化
が始まるようにしておけばよい。

あるいは、同条件で実験して、ゲル化までの時間を測定
しておいてもよい。

このようにｔがわかればアルコキシドを含む液に水を加
え、ゾル液を作った後、ゾル液を加熱し、ゲル化の少し
前にゾル液の加熱をやめる、あるいは冷却することによ
ってゲル化直前に’ｒ、　＋　’ｒ、を最大とすること
が可能である。あるいはゲル液を作った後そのまま放置
し、ゲル化の少し前に冷却することによっても可能であ
る。

ゾル液は加水分解によるシリカ粒子以外の粒子を含んで
いてもよく、例えば気相法によって造られたシリカ粒子
、ドーパントを含む粒子などを含んでいてもよい。

例として第１図に、従来方法によるゲル化の１例におけ
るｔｂからｔｅに到る温度変化の例を曲線イに示し、こ
れに本発明を行った場合の温度変化を曲線口に示す。

また第２図は、上記における粘度の経時変化について従
来法を曲線イに示し、これに本発明を行った場合を曲線
口として示す。このように本発明方法は冷却することに
より、急激な粘性増加を抑えるものである。

〔作用〕

ゲル化までに時間がかかることは上記の如くゾル液の温
度を上げることによシ解決できる。

ゲル化時の粘性の急激な増加はゾル液の温度をゲル化直
前に下げることによシ解決できる。従って本発明のよう
に、水を加えた時刻をｔｂゲル化が起とシゾル液が実質
的に流動性を失った時刻をｔθゾル液のｔｂとｔのあい
だの平均温度をＴｌ　、ｔとｔｅのあいだの平均温度を
Ｔ。

としたとき実質的にＴＩ＞Ｔ２であり、ｔｂ＜ｔ＜ｔ８
　　である時刻ｔが存在するようゾル液の温度をコント
ロールすることによって両方の問題を同時に解決できる
。

〔実施例〕

以下実施例によυ本発明の方法を具体的に説明する。

実施例１ ８１（ＯＣＨ３）４ｑ、　ｓ　ｖとエタ／−ル１１．５
Ｗを混合し、その中に１３％アンモニア水２滴を加えた
水９１を加えさらに混合した。この液を一端を封じた内
径８φのパイプに死はど入れ、他端を封じた後液体窒素
で数秒冷却した後室温に放置した。残りのパイプにいれ
なかったゾル液を対比サンプルとして観察しつづけ、数
分後ゲル化が始まったとき、前記パイプを横にして液体
窒素につけた。パイプ中のゾル液が凍った後とヤだし円
周方向に回転させた。しばらくするとゾル液が溶けだし
た。このとき回転数は１０００ｒｐｍ程度であった。さ
らに時間がたつとゾル液はゲル化し肉厚の均一なゲル質
が得られた。混合してからゲル化が完了するまで１０分
程度であった。これを乾燥後焼結してガラス管を得た。

比較例１ ゾル液をパイプに入れた後冷却せず、すぐにパイプを回
転させたことの他は実施例１と同様にしてゲル管を得た
。このゲルは肉厚が不均一で極めていびつであった。

比較例２ アンモニア水に６％アンモニア水を用い１滴だけしか加
えなかったことの他は比較例１と同様にしてゲル管を得
た。ゲル化がはじまるまでに２０分以上を要した上得ら
れたゲル管はいびつであった。

比較例３ アンモニア水を加えなかったことの他は比較例１と同様
にしたが、１時間たっても液はゲル化しなかった。

実施例２ 水の中に粒径［１，０１２μ程度のシリカ粒子・　α１ α２２を加えておいたことの他は実施例１と同様にして
肉厚の均一なガラス管を得た。

〔発明の効果〕

本発明によれば短い時間で肉厚の均一なガラス管を製造
することのできる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はゾル液がゲル化するまでの温度の経時変化を示
すグラフでイは従来法、口は本発明方法を示す。 第２図は第１図の場合の粘度の経時変化を示すグラフで
あって、イは従来法、口は本発明方法を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料の少なくとも１つをシリコンのアルコキシド
   とし、少なくとも水を加えることにより得たゾル液を内
   面が円筒形状を有し、かつ円周方向に回転する容器中で
   ゲル化させ、該ゲルを乾燥・焼結し、ガラス管を製造す
   る方法において、水を加えた時刻をｔ＿ｂゲル化が起こ
   りゾル液が実質的に流動性を失つた時刻をｔ＿ｅゾル液
   のｔ＿ｂとｔのあいだの上記ゾル液の平均温度をＴ＿１
   、またｔとｔ＿ｅのあいだのゾル液の平均温度をＴ＿２
   としたとき、実質的にＴ＿１＞Ｔ＿２であり、ｔ＿ｂ＜
   ｔ＜ｔ＿ｅである時刻ｔが存在するようゾル液の温度を
   コントロールすることを特徴とするガラス管の製造方法
   。