专利名称：多孔质玻璃母材的烧结方法
多孔质玻璃母材的烧结方法
技术领域：
本发明涉及一种对作为光纤原材的多孔质玻璃母材进行烧结，并脱水及透明玻璃化的多孔质玻璃母材的烧结方法。
背景技术：
作为光纤原材的多孔质玻璃母材是通过气相轴向沉积法(Vapor AxialDeposition,简称 VAD 法)或外气相沉积法(Outside Vapor Deposition,简称 OVD 法)使玻璃微粒子堆积在起始构件上而制造的。将该多孔质玻璃母材吊装在由Si3N4这样的构件拼接起来的长轴的前端，并且插入气体环境中含有脱水反应用气体及惰性气体的炉心管内，通过使其一边旋转一边从铅垂上方向下方下降，经过加热区域进行烧结，并进行脱水及透明玻璃化处理，由此获得包含纤芯和包层的光纤预成型件。将该光纤预成型件延伸到规定的直径之后，用拉线机进行拉线而得到光纤。这样，一边在拼接而成的长轴的前端吊装多孔质玻璃母材这样的重量物，一边处理烧结步骤，在处理中发生地震或者大震动(后续均用地震代表)的时候，轴及母材大幅度摇摆，因为这些重量物的负载而在轴的接缝或轴与母材的接合部这些较弱的部分产生损坏，结果存在母材容易落下的问题。如果母材这样落下，则落下后的母材不仅变为不良品，炉心管及烧结装置也将产生损伤。尤其是近年来，为了降低成本急速地推进多孔质母材的大型化，由此进一步加大了落下的风险。为了防止这种因地震造成的落下，考虑导入用于防止摇摆的免震装置之类的方法，但是该方法存在设备成本大幅度提高的问题，而且，为了将该免震装置导入到已有设备上，设置空间也存在较大问题。
发明的概要发明要解决的课题本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种在对多孔质玻璃母材进行烧结并脱水及透明玻璃化处理的时候，不使质量下降的多孔质玻璃母材的烧结方法。
解决课题的手段较理想的是，多孔质玻璃母材的烧结方法，在一边使多孔质玻璃母材旋转一边从铅垂上方向铅垂下方下降，并且使其通过加热炉体而烧结的多孔质玻璃的烧结方法中，特征在于在所述多孔质玻璃母材的烧结过程中变更旋转速度。另外，优选的是所述旋转速度根据母材的下降位置而阶梯状或者连续地变更。
发明效果根据本发明提供的烧结方法，可以得到如下优良效果:在对多孔质玻璃母材进行烧结并脱水及透明玻璃化处理时，不降低质量，且多孔质玻璃母材不易落下，纤芯的偏芯得以抑制。
图1是表示光纤母材的烧结装置的一例的概略纵剖面图。
图2是示意性地表示烧结开始时的状态的烧结装置的概略剖面图。
图3是示意性地表示烧结结束时的状态的烧结装置的概略纵剖面图。
图4是通过表形式表示变更旋转速度进行烧结的结果的图。
图5是通过表形式表示变更旋转速度进行烧结时的落下根数及偏心率的图。
符号说明
I芯棒、2虚设部、3多孔质玻璃母材、4炉心管、5隔热材料、6加热器、7驱动源、8速度控制装置、9旋转机构、10轴、11气体导入部、12排气口、20烧结装置发明的实施方式图1是表示光纤母材的烧结装置的一例的概略纵剖面图。多孔质玻璃母材3经由被连接在芯棒I上的虚设部2而连接到轴10上，并且在炉内下垂。多孔质玻璃母材3 —边利用旋转机构9进行旋转，一边通过驱动源7在由速度控制装置8控制下降速度的同时从铅垂上方向铅垂下方下降而烧结。另外，在炉心管4内利用由隔热材料5覆盖的加热器6进行加热。而且，在炉心管4内，从气体导入部11供给作为脱水反应用气体的氯气和作为不活泼气体的氦气，并 从排气口 12排出。多孔质玻璃母材的烧结是按如下方式实施。氯气和氦气从各自的供给源(未图示)导入到气体导入管11，氯气和氦气混合后被导入到炉心管4内，充满炉心管4内。多孔质玻璃母材3 —边利用旋转机构9进行轴旋转，一边通过驱动源7由速度控制装置8控制而低速下降。多孔质玻璃母材3 —边以低速下降一边通过由加热器6进行加热的加热区域而烧结，并进行脱水及透明玻璃化处理。另外，以下实施例中使用的多孔质玻璃母材3是通过外气相沉积法使玻璃微粒子堆积而成的。在多孔质玻璃母材3的烧结过程中发生地震时，因地震而施加的力使轴及母材偏离旋转轴的中心。当时的旋转速度越快，旋转造成的接线方向的力就越大，因此，因地震而施加的力与旋转力合成后的力也越大，轴及母材的摇晃也越大。这样，轴的接缝或轴与母材的接合部这些强度较弱的部分会产生破损，而导致母材落下。为了减小这种因地震造成的轴及母材的晃动，有效的是减小旋转造成的接线方向的力，也就是说，减慢旋转速度进行烧结，使得即使因地震而施加了力的情况下，也能减小地震的摇动与旋转力合成后的力。然而，如果减慢旋转速度来进行烧结，则会产生多孔质玻璃母材3以厚度不等状态玻璃化，中心部的纤芯偏芯的问题。该纤芯的偏芯是因为如下情况而产生的:由于多少会存在粉末的偏转或绝热材5的部分劣化等，根据炉体内的角度方向而产生温度分布，母材横截面积内的角度方向的温度分布变大，从温度较高的方向起进行玻璃化。这样减慢旋转速度，则会产生纤芯的偏芯变大这样的质量上的问题。关于该偏芯的问题，与如图2所示的在上部存在未烧结的多孔质玻璃母材3作为炉心管4的盖起作用的烧结前半相比，在如图3所示的上部无未烧结的多孔质玻璃母材3而使其上部成为开放系统的烧结后半中会更显著地产生。这是因为，即使隔热材料5部分劣化，但位于与已劣化的隔热材料相对的位置的未烧结的多孔质玻璃母材3也会发挥隔热材料的作用，从而可抑制炉体内沿角度方向产生温度分布的情况。因此，在本实施方式中，在多孔质玻璃母材3的烧结中变更旋转速度。例如，烧结开始时使旋转速度较慢，随着烧结的进行而加快旋转速度。这样，可以缩短在烧结时间中旋转速度快所占的时间段，也就是容易落下的时间段，并且也能够抑制容易在烧结后半部产生的纤芯的偏芯。在这种情况下，在将烧结开始时的旋转速度设为A，将设烧结结束时的旋转速度设为r2时，为使< r2，可根据多孔质玻璃母材3的下降位置来提高旋转速度。另夕卜，在芯棒I上连接着虚设部2的起始构件的外侧堆积150kg玻璃微粒子而形成的多孔质玻璃母材3中，如果旋转速度在烧结开始侧为5 (rpm)以下,在烧结结束侧为7 (rpm)以上，则更好。作为在多孔质玻璃母材3的烧结中变更旋转速度的其他例，也可以在烧结开始时加快多孔质玻璃母材3的旋转速度。在这种情况下，在将烧结开始时的旋转速度设为r3，将烧结中的旋转速度设为r4，将烧结结束时的旋转速度设为r5时，为使r3 > r4、r5 > r4，也可以根据多孔质玻璃母材3的下降位置变更旋转速度。由此，即使在烧结开始时在炉心管4内产生温度分布，也能够抑制纤芯的偏芯。旋转速度根据母材的下降位置，即可以呈阶梯状变更，也可以连续地变更。通过使旋转速度阶梯状变更，能够容易地进行烧结装置20的速度控制，使速度控制机构可以简易的构造。另外，通过连续地变更旋转速度，能够降低旋转速度的变更对光纤预成型件造成的影响。另外，多孔质玻璃母材3的旋转速度的变更并不局限于本实施方式中所说明的变更。例如，也可以重复多次加快旋转速度的变更和减慢旋转速度的变更。而且，也可以变更加快时或者减慢时的加速度。
实施例[预备试验]
准备在外径50mm、长度2000mm的芯棒I的两端部连接了虚设部2的起始构件的外侧堆积150kg的玻璃微粒子而成的多孔质玻璃母材3，使用A G这7台烧结装置20，在2个月间各烧结了 50根。另外，在这2个月之间，发生了 2次25gal以上的地震、8次8 25gal的地震、49次小于8gal的地震。
图4是以表形式表示变更旋转速度进行烧结的结果的图。如图4所示，在每个烧结装置20中分别以I 13rpm之间设定母材的旋转速度，在烧结中未进行旋转速度的变更。而且，作为表示被烧结的光纤预成型件的偏芯的指标，用纤芯的轴芯与光纤预成型件的中心的偏差除以光纤预成型件的直径来计算偏芯率，求出各光纤预成型件的最大偏芯率，进而求出各批次50根的平均值后在图4中集中表示。如图4所示，可知旋转速度越慢落下根数越少，使旋转速度在5rpm以下能够防止地震造成的落下。然而，如果旋转速度慢于5rpm,则出现了最大偏芯率变高的倾向。[实施例1]
准备与预备试验中使用的多孔质玻璃母材3相同的材料，从烧结开始到全部下降距离的80%为止，以5rpm的旋转速度进行烧结，以后，到烧结结束为止将旋转速度加快为7rpm,在2个月之间烧结了 50根。另外，在这2个月之间，发生了 2次25gal以上的地震、7次8 25gal的地震、45次小于8gal的地震。图5是以表形式表示变更旋转速度进行烧结时的落下根数及偏心率的图。从图5可以明白，既不存在因地震导致的落下，最大偏芯率也未提高。
权利要求
1.一种多孔质玻璃母材的烧结方法，其是通过一边使多孔质玻璃母材旋转一边从铅垂上方向铅垂下方下降，使其通过加热炉体而进行烧结的多孔质玻璃的烧结方法，其特征在于: 在烧结所述多孔质玻璃母材的过程中变更旋转速度。
2.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于: 至少随着所述多孔质玻璃母材的烧结的进行，而加快旋转速度。
3.根据权利要求2所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于: 在将烧结开始时的旋转速度设为A，将烧结结束时的旋转速度设为r2时，为使A < r2,而根据所述多孔质玻璃母材的下降位置来提高旋转速度。
4.根据权利要求3所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于:， 将所述旋转速度设为r1≤ 5 (rpm)、r2≥7 (rpm)。
5.根据权利要求2所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于: 当将烧结开始时的旋转速度设为IV将烧结中的旋转速度设为r4，将烧结结束时的旋转速度设为r5时，为使r3 > r4、r5 > r4,而根据所述多孔质玻璃母材的下降位置来变更旋转速度。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于: 根据所述多孔质玻璃母材的下降位置，阶梯状地变更所述旋转速度。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的多孔质玻璃母材的烧结方法，其特征在于: 根据所述多孔质玻璃母材的下降位置，连续地变更所述旋转速度。
全文摘要
本发明提供一种在烧结多孔质玻璃母材并进行脱水及透明玻璃化处理时，即使在发生了地震或大振动的情况下，多孔质玻璃母材仍不易落下，且不会降低质量的多孔质玻璃母材的烧结方法。本发明的多孔质玻璃母材的烧结方法是通过一边使多孔质玻璃母材旋转一边从铅垂上方向铅垂下方下降，使其通过加热炉体而进行烧结的多孔质玻璃的烧结方法，其特征在于在烧结所述多孔质玻璃母材的过程中变更旋转速度。
文档编号C03B37/012GK103241935SQ20131004614
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月5日 优先权日2012年2月9日
发明者吉田真 申请人:信越化学工业株式会社