专利名称：玻璃微粒堆叠体的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种向标靶上喷射并堆叠玻璃微粒的玻璃微粒堆叠体的制造方法。
背景技术：
作为对玻璃微粒堆叠体进行制造的方法的一个例子，已知下述方法，即，与支撑在装置内并旋转的初始棒材相对而配置玻璃微粒合成用喷管，在使上述初始棒材沿上下往复运动的同时，使玻璃微粒向初始棒材的外周堆叠，从而制造玻璃微粒堆叠体。已知在该制造方法中，从设置在玻璃微粒堆叠体制造装置上的净化空气导入管向装置内导入净化空气，通过将上述装置内的压力调整为比装置外的压力高，从而防止外部气体向上述装置内混入，并且将该装置内的浮尘向装置外侧的收容容器内排出，与此同时，进行玻璃微粒的堆叠(例如，参照专利文献I)。
专利文献I :日本特开2003-160342号公报
发明内容
如上述所示，如果将净化空气向装置内导入，则可以提高装置内的净化度，抑制异物向玻璃微粒堆叠体上的附着及混入。但是，如果仅是向装置内导入净化空气，则在玻璃微粒堆叠时可能使玻璃微粒堆叠体局部地冷却，在玻璃微粒堆叠体上产生裂纹。另外，可能混入外部气体，在将玻璃微粒堆叠体烧结而形成的透明玻璃母材中残留异物或气泡。另外，如果是残留有异物或气泡的透明玻璃母材，则在拉制光纤时，可能由于拉丝的张力而使光纤断线。本发明的目的在于，提供一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，其不使玻璃微粒堆叠体产生裂纹，另外，不会残留异物或气泡，可以以低成本且使生产性提高的方式得到高品质的透明玻璃母材。在可以解决上述课题的本发明的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，向反应容器内的标靶上喷射并堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，该制造方法的特征在于，在所述喷管的附近，设置向所述反应容器内导入净化空气的净化空气导入口，并且在与所述净化空气导入口相反的一侧，设置将所述反应容器内的气体排出的排气口，在向所述标靶上堆叠所述玻璃微粒时，从所述净化空气导入口，向所述反应容器内供给温度大于或等于10°c而小于或等于40°C、湿度大于或等于30%而小于或等于70%、大于或等于0. 3 ii m的浮尘的量小于或等于100个/CF的净化空气。在本发明的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，优选通过对所述净化空气进行整流，从而将所述净化空气导入口处的所述净化空气的流速以使其变化幅度落在10%以内的方式进行均匀化，并向所述反应容器内供给。发明的效果根据本发明，通过将净化空气的供给条件设为温度大于或等于10°C而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%，大于或等于0. 3 ii m的浮尘的量小于或等于100个/CF，从而可以防止玻璃微粒堆叠体中裂纹的产生。另外，可以防止将玻璃微粒堆叠体烧结而形成的透明玻璃母材中异物或气泡的残留。由此，可以在基于将制造的玻璃微粒堆叠体烧结而得到的透明玻璃母材拉制光纤时，尽可能消除断线。并且，可以以低成本且提高生产性的方式制造光纤的母材。
图I是表示利用本发明所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法制造玻璃微粒堆叠体的装置的一个例子的概略剖面图。图2是利用本发明所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法制造玻璃微粒堆叠体的装置的其他例子的概略剖面图。图3是利用本发明所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法制造玻璃微粒堆叠体的装置的其他例子的概略剖面图。图4是表示净化气体的供给条件中温度和湿度条件的调查结果的曲线图。图5是表示净化气体的供给条件中浮尘量条件的调查结果的曲线图。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法的实施方式的例子进行说明。如图I所示，玻璃微粒堆叠体的制造装置IOA具有收容标靶15的反应容器16，该标靶15与上部支撑装置11的支撑棒12以及下部支撑装置13的支撑棒14连结，绕轴进行旋转。上部支撑装置11被上部烟 17覆盖，下部支撑装置13被下部烟 18覆盖。在反应容器16中具有多根氧氢火焰喷管21,其将利用玻璃原料气体、可燃性气体以及助燃性气体，通过火焰水解反应生成的玻璃微粒向标靶15喷射。上述喷管21支撑在相对于标靶15自动进行后退等的移动机构(省略图示)上。在该制造装置IOA中，通过使标靶15在绕轴旋转(自转)的同时沿其轴向上下往复移动，从而在标靶15的表面上，将利用喷管21生成的玻璃微粒沿周方向及长度方向均匀地堆叠，制造玻璃微粒堆叠体22。S卩，制造装置IOA成为通过使多个喷管21相对于标靶15短距离相对地往复移动而堆叠玻璃微粒的MMD (多喷管多层沉积)方法，从而制造玻璃微粒堆叠体22的结构。反应容器16由镍等耐腐蚀性金属材料形成，配置喷管21的那一侧的一个侧面作为净化空气导入口 25，从该净化空气导入口 25送入净化空气CA。优选在该净化空气导入口 25上设置有网眼状壁部26，利用网眼状壁部26对送入反应容器16内的净化空气CA进行整流。该网眼状壁部26是将由镍等耐腐蚀性金属材料形成的3 6片左右的网状板层叠而形成的，在各网状板上，例如在I英寸见方中形成大约2500个(50列X50行)网眼。此外，来自网眼状壁部26的净化空气CA的整流效果越接近标靶15越好。另外，在反应容器16中，在与具有网眼状壁部26的净化空气导入口 25相反的一侦U，设置有与排气管(省略图示)连接的排气口 27。排气管构成为，为了防止玻璃微粒向反 应容器16的内表面上附着，而从排气口 27将含有剩余玻璃微粒的反应容器16内的气体利用吸引风扇高效地排出。下面，对玻璃微粒堆叠体的制造方法进行说明。在玻璃微粒堆叠体22的制造中，将玻璃原料的氧氢火焰从喷管21喷出，将在反应容器16的内部进行火焰水解而生成的玻璃微粒，向绕轴旋转的标靶15喷射并堆叠，从而制造玻璃微粒堆叠体22。另外，随着玻璃微粒堆叠体22的直径因堆叠而扩大，使喷管21后退。如上述所示，在将玻璃微粒向标靶15堆叠时，从反应容器16的净化空气导入口 25向反应容器16内送入净化空气CA，另外，从排气口 27将反应容器16内的净化空气CA排 出。由此，使反应容器16内被净化空气CA充满。优选从净化空气导入口 25向反应容器16内送入由网眼状壁部26整流而使流速均匀的净化空气CA。如果利用网眼状壁部26对净化空气CA进行整流而使其流速均匀，则可以使向反应容器16内供给的净化空气CA分散。由此，可以防止下述问题，即，由于净化空气CA使标靶15的玻璃微粒堆叠体22局部冷却，使玻璃微粒的堆叠不稳定。随着向反应容器16供给的净化空气CA的条件不同，可能使玻璃微粒堆叠体22产生裂纹，或在将玻璃微粒堆叠体烧结而形成的透明玻璃母材中残留异物或气泡。并且，如果是残留有异物或气泡的透明玻璃母材，则在拉制光纤时，可能使光纤断线。因此，在本实施方式中，将从净化空气导入口 25向反应容器16供给的净化空气CA的条件设为温度大于或等于10°c而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%。如果在上述条件下将净化空气CA向反应容器16供给，则可以防止玻璃微粒堆叠体22产生裂纹，另外，防止透明玻璃母材中异物或气泡残留。如果净化空气CA的温度过低，小于10°C，则玻璃微粒堆叠体22的表面骤然冷却，由此，使玻璃微粒堆叠体22产生裂纹。与此相反，如果净化空气CA的温度过高，超过40°C，则难以得到玻璃微粒从高温侧向低温侧移动的热迁移效应(thermophoresis),使玻璃微粒的堆叠速度降低。另外，如果净化空气CA的湿度过低，小于30%，则由于干燥而使玻璃微粒堆叠体22表面的润湿性变化，产生裂纹。与此相反，如果净化空气CA的湿度过高，超过70%，则剩余的玻璃微粒向反应容器16的内表面上附着，导致反应容器16的清扫频度增加，使反应容器16生锈，反应容器16的老化加快。与此相对，在上述实施方式所涉及的玻璃微粒堆叠体的制造方法中，如上述所示，通过将净化空气CA的供给条件设为温度大于或等于10°C而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%，从而可以防止玻璃微粒堆叠体22中产生裂纹，并且可以抑制将玻璃微粒堆叠体22烧结而得到的透明玻璃母材中的异物、气泡残留。因此，在基于将制造的玻璃微粒堆叠体22烧结而得到的透明玻璃母材拉制光纤时，可以尽可能消除断线。另外，如果净化空气CA的浮尘量超过100个/CF，则玻璃微粒堆叠体22中的异物混入以及气泡残留的频度变多。因此，如果除了上述实施方式的净化空气CA的供给条件之外，将净化空气CA的每I立方英尺中的粒径大于或等于0. 3 ii m大小的浮尘的量设为小于或等于100个(100个/CF)，则使防止裂纹产生、防止异物或气泡残留的效果更显著。特别地，净化空气CA的浮尘量越少，越可以抑制玻璃微粒堆叠体22的异物混入以及气泡残留的频度。因此，更优选作为净化空气CA，将浮尘量设为小于或等于10个/CF。此外，在上述实施方式中，例示出通过使多个喷管21相对于标靶15短距离相对地往复移动而堆叠玻璃微粒的MMD(多喷管多层沉积)方法，从而制造玻璃微粒堆叠体22的方法，并进行了说明，但本发明也可以应用于利用其他方式制造玻璃微粒堆叠体22的情况。下面，对利用其他方式制造玻璃微粒堆叠体的情况进行说明。如图2 所示，制造装置 IOB 通过 OVD(Outside Vapor Phase Deposition)方法制造玻璃微粒堆叠体22。在该制造装置IOB中，从配置于侧方的喷管21向在绕轴旋转的同时沿轴向往复移动的标靶15喷射玻璃微粒，在标靶15上堆叠玻璃微粒。 如图3所不，制造装置IOC通过VAD (Vapor Phase Axial Deposition)方法制造玻璃微粒堆叠体22。在该制造装置10C中，从喷管21向在绕轴旋转的同时逐渐地被提高的标靶15喷射玻璃微粒，在标靶15的轴向上堆叠玻璃微粒。并且，在利用制造装置10B的OVD方法或者制造装置10C的VAD方法制造玻璃微粒堆叠体22时，也从反应容器16的净化空气导入口 25向反应容器16内送入净化空气CA，从排气口 27将反应容器16内的气体排出。优选将由网眼状壁部26整流而使流速均匀的净化空气CA向反应容器16内送入。并且，将此时的净化空气CA的供给条件设为温度大于或等于10°C而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%。更优选将净化空气CA中包含的粒径大于或等于0. 3 ii m的浮尘的量设为小于或等于100个/CF。如果在上述条件下将净化空气CA向反应容器16供给，则可以防止玻璃微粒堆叠体22中产生裂纹，另外，防止将玻璃微粒堆叠体22烧结而形成的透明玻璃母材中的异物或气泡残留。如上述所示，在上述实施方式中，可以分别制造高品质的玻璃微粒堆叠体22，可以在基于由制造的玻璃微粒堆叠体22得到的透明玻璃母材拉制光纤时，尽可能消除断线。〔实施例〕使用上述的制造装置10A，通过使多个喷管21相对于标靶15短距离相对地往复移动而堆叠玻璃微粒的MMD (多喷管多层沉积)方法，从而制造玻璃微粒堆叠体22，对向反应容器16内供给的净化空气CA的最佳供给条件进行了调查。此外，包含向反应容器16内导入的净化空气CA在内的气体每I秒流量的合计为，反应容器16容积的大致I. 3倍，净化空气CA通过网眼状壁部26进行整流，以网眼状壁部26处的流速变化幅度落在10%以内的方式使流速均匀化而进行供给。此外，制造装置10A的反应容器16的容积采用I. 59m3，将气体的流量设为大约2m3/sec。在图4及图5中示出调查结果。如图4所示，如果净化空气CA的温度小于10°C，则即使湿度大于或等于30%，玻璃微粒堆叠体22上也会产生裂纹(参照图4中区域A的X标记)。认为其原因是玻璃微粒堆叠体22的表面骤然冷却。与此相反，如果净化空气CA的温度超过40°C，则产生玻璃微粒堆叠速度的降低(参照图4中区域B的A标记)。认为其原因是玻璃微粒从高温侧向低温侧移动的热迁移效应减少。另外，如果净化空气CA的湿度小于30%，则即使温度大于或等于10°c，玻璃微粒堆叠体22上也会产生裂纹(参照图4中区域C的X标记)。认为其原因是由于干燥而使玻璃微粒堆叠体22的表面的润湿性变化。与此相反，如果净化空气CA的湿度超过70%，则使反应容器16大量地生锈，发生老化(参照图4中区域D的A标记)。另外，在将净化空气CA的供给条件设为温度大于或等于10°C而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%的情况下，不会产生裂纹，可以高效地制造玻璃微粒堆叠体22，另外，还可以抑制反应容器16的老化(参照图4中区域E的〇标记)。此外，图4中的“〇A X ”是表示各个温度、湿度条件下制造的玻璃微粒堆叠体是否良好的状态的标记，〇表示不产生裂纹，也不产生其他问题的情况，A表示不产生裂纹但产生其他问题(堆叠速度降低、生锈等)的情况，X表示产生裂纹，无法继续进行该堆叠体的制造的情况。 因此，可知作为向反应容器16供给的净化空气CA的条件，优选设为温度大于或等于10°C而小于或等于40°C，湿度大于或等于30%而小于或等于70%。特别地，可知如果 作为图4中“〇”的条件，将净化空气CA的温度设为大于或等于20°C而小于或等于40°C，将湿度设为大于或等于30%而小于或等于60%，则可以进一步抑制裂纹的产生，高效地制造玻璃微粒堆叠体22，另外，还可以进一步抑制反应容器16的老化。如图5所示，如果净化空气CA的浮尘量(粒径大于或等于0. 3 y m的浮尘)超过100个/CF，则将玻璃微粒堆叠体22烧结而形成的透明玻璃母材中的气泡数量变多至大于或等于30个(参照图5中的X标记)。与此相对，在将向反应容器16供给的净化空气CA中的粒径大于或等于0. 3 y m的浮尘的量设为小于或等于100个/CF的情况下，使得将玻璃微粒堆叠体22烧结而形成的透明玻璃母材中的气泡残留数量被抑制为5 10个(参照图5中的〇标记)。此外，可知净化空气CA的浮尘量越少，越可以抑制将玻璃微粒堆叠体22烧结而形成的透明玻璃母材中的异物混入以及气泡残留的频度，如果设为小于或等于10个/CF，则进一步将气泡的残留抑制为小于或等于4个(例如，I 2个的程度)，因此更优选。此外，在利用图2、图3所示的其他方式制造玻璃微粒堆叠体的情况下，也可以得到与图4、图5大致相同的结果。
权利要求
1.ー种玻璃微粒堆叠体的制造方法，在该方法中，向反应容器内的标靶上喷射并堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒， 该制造方法的特征在干， 在所述喷管的附近，设置向所述反应容器内导入净化空气的净化空气导入口，并且在与所述净化空气导入口相反的ー侧，设置将所述反应容器内的气体排出的排气ロ， 在向所述标靶上堆叠所述玻璃微粒时，从所述净化空气导入口，向所述反应容器内供给温度大于或等于10°c而小于或等于40°C、湿度大于或等于30%而小于或等于70%、大于或等于O. 3 μ m的浮尘的量小于或等于100个/CF的净化空气。
2.根据权利要求I所述的玻璃微粒堆叠体的制造方法，其特征在干， 通过对所述净化空气进行整流，从而将所述净化空气导入口处的所述净化空气的流速以使其变化幅度落在10%以内的方式进行均匀化，并向所述反应容器内供给。
全文摘要
本发明提供一种玻璃微粒堆叠体的制造方法，其可以制造高品质的玻璃微粒堆叠体而不会产生裂纹或发生异物、气泡的残留。在玻璃微粒堆叠体的制造方法中，向反应容器内的标靶上喷射并堆叠通过喷管的火焰进行水解反应生成的玻璃微粒，在喷管的附近设置向反应容器内导入净化空气的净化空气导入口，并且在与净化空气导入口相反的一侧设置将反应容器16内的气体排出的排气口，在向标靶上堆叠玻璃微粒时，从净化空气导入口，向反应容器内供给温度大于或等于10℃而小于或等于40℃、湿度大于或等于30％而小于或等于70％、大于或等于0.3μm的浮尘的量小于或等于100个/CF的净化空气。
文档编号C03B37/012GK102674681SQ20121006871
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者樱井雅之 申请人:住友电气工业株式会社