專利名稱：光纖用多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法以及玻璃母材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使通過對(duì)玻璃原料進(jìn)行火焰水解(flame hydrolysis)而生成的玻璃微粒子堆積在出發(fā)部件上后制造多孔質(zhì)玻璃母材的方法，特別涉及一種提高玻璃微粒子的堆積效率的光纖(fiber optic)用多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法以及玻璃母材。此外，本申請(qǐng)案與下述的日本專利申請(qǐng)案相關(guān)聯(lián)。關(guān)于因參照文獻(xiàn)而允許編入的指定國，根據(jù)下述申請(qǐng)案中記載的內(nèi)容而編入本申請(qǐng)案中，作為本申請(qǐng)案記載的一部分。
日本專利特愿2004-060499；申請(qǐng)日2004年3月4日背景技術(shù)合成石英玻璃被用于光纖、掩?；濉⒒蛲哥R等各種用途，廣泛采用VAD法作為合成石英玻璃的制造方法。VAD法是如下的方法，使SiCl4等玻璃原料在燃燒器(burner)的火焰中火焰水解，使所生成的玻璃微粒子堆積在旋轉(zhuǎn)且以固定速度上升的出發(fā)部件上后，制作多孔質(zhì)玻璃母材，將該多孔質(zhì)玻璃母材在高溫下進(jìn)行脫水、透明玻璃化后，獲得合成石英玻璃。
VAD法除了是以預(yù)先準(zhǔn)備的玻璃棒作為出發(fā)部件，并使玻璃微粒子堆積在其周圍后合成外周部的方法外，也可以同時(shí)合成相當(dāng)于所述出發(fā)部件的中心部與外周部。由火焰水解所生成的玻璃微粒子與火焰流一并被噴射到出發(fā)部件的堆積面上，并附著、堆積在該堆積面上，但其一部分(根據(jù)條件，約為5成)未被堆積，與廢氣一并被排出系統(tǒng)外。
通常，根據(jù)VAD法所合成的光纖用多孔質(zhì)玻璃母材具有如圖1所示的形狀，從中心依次形成核心部(a)、第1包層部(b)、第2包層部(c)。在此場合，各堆積層的直徑單調(diào)增大(參照專利文獻(xiàn)1)。
對(duì)于多孔質(zhì)玻璃母材，如圖2所示，首先，利用核心部堆積用燃燒器1形成作為核心部的中心棒2，利用第1包層部堆積用燃燒器3，在中心棒2上堆積第1包層部，然后利用第2包層部堆積用燃燒器4，在第1包層部上堆積第2包層部，形成多孔質(zhì)玻璃母材。
如影線所示，第1包層部堆積用燃燒器3的玻璃微粒子流5在碰到中心部2后，被分為左右并上升，其后離開表面，最終被排出系統(tǒng)外。此時(shí)，未被堆積的未附著的玻璃微粒子(煙灰)，大部分與廢氣一并被排出系統(tǒng)外，但其一部分附著、堆積在反應(yīng)容器的內(nèi)壁上。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2000-63141號(hào)公報(bào)合成石英玻璃被用于各種用途，但近年來，對(duì)于面向光纖用的合成石英玻璃而言，大型化的要求特別強(qiáng)烈，隨之，未附著的煙灰量也增大，因此使原料成本增加。此外，如果堆積面上的玻璃微粒子的附著率較低，則未附著的煙灰附著、堆積在反應(yīng)容器的內(nèi)壁上，這造成如果剝落物附著在堆積面上，則在產(chǎn)品中產(chǎn)生氣泡，因此使成品率降低。
為此，尋求可更高效地使所生成的玻璃微粒子附著于堆積面的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可提高堆積面上的玻璃微粒子的附著率，減少漂浮在反應(yīng)容器內(nèi)的煙灰，并防止在產(chǎn)品中產(chǎn)生氣泡的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法以及玻璃母材。
本發(fā)明者等人經(jīng)過專心研究，已解決所述問題，即，本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法的特征在于當(dāng)使玻璃原料在氧氫焰(oxyhydrogenflame)中火焰水解，并使所生成的玻璃微粒子堆積并制造多孔質(zhì)玻璃母材時(shí)，配合玻璃微粒子的堆積，使中心棒以大致固定的速度上升，并從斜下方向玻璃微粒子堆積面噴射包含由堆積用燃燒器合成的玻璃微粒子的火焰流，其后使所述火焰流繞過所述中心棒并到達(dá)堆積用燃燒器的相反側(cè)，由此堆積玻璃微粒子。由此，因與堆積面的接觸時(shí)間增加，所以可提高玻璃粒子的附著率。在此場合，也可通過噴射火焰流，在堆積體的堆積下表面上形成凹部，而堆積玻璃微粒子。
也可對(duì)中心棒使用由多孔質(zhì)玻璃構(gòu)成的材料，或者使用由透明玻璃材料構(gòu)成的材料，更好的是使用由石英玻璃材料構(gòu)成的材料，其中所述多孔質(zhì)玻璃材料是使用與堆積用燃燒器不同的燃燒器在軸方向上堆積玻璃微粒子后，使玻璃微粒子成長而成的。石英玻璃材料可以在直徑方向上均勻地包含摻雜物或者部分包含摻雜物。
優(yōu)選的是，通過供給到堆積用燃燒器的玻璃原料的流量而調(diào)整形成于堆積下表面的凹部的形狀，但也可通過供給到堆積用燃燒器的燃燒氣體或者助燃?xì)怏w的流量而調(diào)整所述凹部的形狀。再者，優(yōu)選的是，將堆積用燃燒器設(shè)置為相對(duì)于垂直配設(shè)的中心棒成30度～50度。對(duì)以此種方式制造的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行脫水、燒結(jié)后，使之透明玻璃化，由此可獲得光學(xué)特性優(yōu)良的玻璃母材。
對(duì)以此種方式獲得的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行脫水、燒結(jié)、并使之透明玻璃化，由此可以低成本制造例如可較適用作光纖用玻璃母材的光學(xué)特性優(yōu)良的石英玻璃。


圖1(A)以及圖1(B)均為表示通過VAD法所合成的多孔質(zhì)玻璃母材的輪廓的圖，其中各堆積層均在其直徑方向上單調(diào)增大。
圖2為表示現(xiàn)有的玻璃微粒子的堆積情況的概略圖。
圖3為表示本發(fā)明的玻璃微粒子的堆積情況的概略圖。
1核心部堆積用燃燒器2中心棒(核心部)3第1包層部堆積用燃燒器4第2包層部堆積用燃燒器5玻璃微粒子流6凹部(a)核心部(b)第1包層部(c)第2包層部具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)發(fā)明的實(shí)施形態(tài)說明本發(fā)明，但以下的實(shí)施形態(tài)并不對(duì)申請(qǐng)專利范圍中的發(fā)明進(jìn)行限定，并且實(shí)施形態(tài)中所說明的所有特征的組合，并非在發(fā)明內(nèi)容中所必須。
本發(fā)明者等人發(fā)現(xiàn)除提高玻璃原料的流量、燃燒器火焰的流速、堆積面的溫度等外，存在提高玻璃微粒子的附著率的方法，通過將堆積面調(diào)整為適合堆積的形狀，具體而言，通過在堆積體的堆積下表面形成凹部后進(jìn)行堆積，而達(dá)成課題。
根據(jù)圖1、2明確可知，堆積中的多孔質(zhì)玻璃母材的下部主要是通過第1包層部堆積用燃燒器3形成的。該第1包層部堆積用燃燒器除用于形成第1包層部外，也通過加熱核心部的側(cè)面而調(diào)整折射率的分布，因此，與其他堆積用燃燒器相比，玻璃微粒子的附著率較低。
本發(fā)明是為改善所述情況開發(fā)而成的，可通過在堆積體的堆積下表面形成凹部而提高從第1包層部堆積用燃燒器3噴射出的玻璃微粒子的附著率，而且也可通過增大第1包層部的外徑而提高第2包層部的附著率，并減少漂浮在反應(yīng)容器內(nèi)的剩余的煙灰。
使用圖3進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，通過核心部堆積用燃燒器1形成中心棒2，在其周圍，通過第1包層部堆積用燃燒器3(以下，簡單稱作燃燒器3)形成第1包層部。在第1包層部的堆積下表面，以包圍中心棒2的方式形成凹部6。可通過供給到燃燒器3的氣體流量而調(diào)整該凹部6的形狀。再者，以與中心棒2構(gòu)成角度30度～50度的方式設(shè)置燃燒器3。當(dāng)該角度未滿30度時(shí)，附著率變低，而如果超過50度，則難以形成凹部6，因此較不理想。
由燃燒器3生成的玻璃微粒子流5，如影線所示，碰到中心部2后被分為左右兩部分，其后通過由凹部6形成的凹溝，繞至中心棒2的相反側(cè)，再次合流之后離開堆積面。因此，由于玻璃微粒子流5通過凹部6的的凹溝，所以與堆積面的接觸時(shí)間增加，從而玻璃微粒子的附著率變高。
由于凹部6的形狀依賴于玻璃微粒子流5所碰到的中心棒2的粗細(xì)，被供給到燃燒器3的原料氣體或燃燒氣體等的流量、速度，還依賴于燃燒器3的口徑等，所以對(duì)于凹部6的形狀調(diào)整不可一概而論，與通常相比，優(yōu)選且特別有效的是，在增加玻璃原料氣體流量的方向上，對(duì)凹部6的形狀進(jìn)行調(diào)整。
此外，圖3的示例是以一根燃燒器3形成第1包層部，但也可配置多根燃燒器3后形成第1包層部。而且，在核心堆積用燃燒器1上同時(shí)形成作為核心部的中心棒2，但也可將預(yù)先準(zhǔn)備的石英玻璃棒等用作中心棒2。
實(shí)施例實(shí)施例1將向燃燒器供給的氣體量設(shè)為H212L/min、O214L/min、Ar2L/min，將氣體原料(SiCl4)設(shè)為多于通常，即設(shè)為0.8L/min。將燃燒器設(shè)置為相對(duì)于由直徑30mm的透明石英玻璃構(gòu)成的中心棒成45°且向上，其后使中心棒旋轉(zhuǎn)并以0.8mm/min的速度上升，使玻璃微粒子堆積在中心棒的周圍，從而合成多孔質(zhì)玻璃母材。
堆積時(shí)，在堆積體的堆積下表面上，在中心棒的周圍，將凹部(凹溝)形成為通路狀，燃燒器火焰流通過該凹溝而進(jìn)行流動(dòng)，因此玻璃微粒子的附著率極高，達(dá)到87％。
比較例1當(dāng)除將玻璃原料(SiCl4)的供給量設(shè)為通常的0.45L/min以外，全部以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行堆積時(shí)，無法在堆積體上形成凹部，且其直徑在多孔質(zhì)玻璃母材的長度方向上單調(diào)增大。此外，玻璃微粒子的附著率為62％。
根據(jù)本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，可提高玻璃微粒子的附著率，因此有助于減少光纖的成本。
權(quán)利要求
1.一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于當(dāng)使玻璃原料在氧氫焰中火焰水解，并使所生成的玻璃微粒子堆積并制造多孔質(zhì)玻璃母材時(shí)，配合玻璃微粒子的堆積，使中心棒以大致固定的速度上升，并從斜下方向玻璃微粒子堆積面噴射包含由堆積用燃燒器合成的玻璃微粒子的火焰流，其后使所述火焰流繞過所述中心棒并到達(dá)堆積用燃燒器的相反側(cè)，由此堆積玻璃微粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于噴射所述火焰流，在所述堆積體的堆積下表面上形成凹部，由此堆積所述玻璃微粒子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于所述中心棒為多孔質(zhì)玻璃材料，所述多孔質(zhì)玻璃材料是使用與所述堆積用燃燒器不同的燃燒器在軸方向上堆積玻璃微粒子，并使玻璃微粒子成長而成。
4.如權(quán)利要求1至3所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于所述中心棒為透明玻璃材料。
5.如權(quán)利要求4所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于所述透明玻璃材料為石英玻璃材料，且在直徑方向上均勻地包含摻雜物或者部分包含摻雜物。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于通過供給到所述堆積用燃燒器的玻璃原料的流量，調(diào)整在所述堆積下表面上形成的凹部的形狀。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于通過供給到所述堆積用燃燒器的燃燒氣體或者助燃?xì)怏w的流量，調(diào)整在所述堆積下表面上形成的凹部的形狀。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，其特征在于將所述堆積用燃燒器設(shè)置為相對(duì)于垂直配設(shè)的中心棒成30度～50度。
9.一種玻璃母材，其特征在于對(duì)使用如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制造方法制造的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行脫水、燒結(jié)后，使之透明玻璃化而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法以及玻璃母材，可提高堆積面上的玻璃微粒子的附著率，減少漂浮在反應(yīng)容器內(nèi)的煙灰，并防止在產(chǎn)品中產(chǎn)生氣泡。本發(fā)明的特征在于，當(dāng)使玻璃原料在氧氫焰中火焰水解，并使所生成的玻璃微粒子堆積并制造多孔質(zhì)玻璃母材時(shí)，配合玻璃微粒子的堆積，使中心棒以大致固定的速度上升，并從斜下方向玻璃微粒子堆積面噴射包含由堆積用燃燒器合成的玻璃微粒子的火焰流，以在堆積體的堆積下表面上形成凹部并進(jìn)行堆積。
文檔編號(hào)C03B37/012GK1946640SQ20058001247
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者乙坂哲也, 井上大 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社