ES2248961T3 - Procedimieto para la produccion de silice mediante descomposicion de un organolsilano. - Google Patents
Procedimieto para la produccion de silice mediante descomposicion de un organolsilano.Info
- Publication number
- ES2248961T3 ES2248961T3 ES99204072T ES99204072T ES2248961T3 ES 2248961 T3 ES2248961 T3 ES 2248961T3 ES 99204072 T ES99204072 T ES 99204072T ES 99204072 T ES99204072 T ES 99204072T ES 2248961 T3 ES2248961 T3 ES 2248961T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- compound
- formula
- organosiliceous
- silica
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
- C03B19/1423—Reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
- C03B37/0142—Reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/02—Elongated flat flame or slit-nozzle type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/20—Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
- C03B2207/22—Inert gas details
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
- C03B2207/32—Non-halide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/36—Fuel or oxidant details, e.g. flow rate, flow rate ratio, fuel additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/81—Constructional details of the feed line, e.g. heating, insulation, material, manifolds, filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/86—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid by bubbling a gas through the liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/87—Controlling the temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Procedimiento para la producción de una preforma de sílice óptica de alta pureza, que comprende a) vaporización de un compuesto organosilíceo; b) descomposición térmica de dicho compuesto organosilíceo en el estado vapor, para dar partículas de sílice fundidas amorfas; c) deposición de dichas partículas de sílice fundidas amorfas sobre un soporte; y caracterizado por el hecho de que dicho compuesto organosilíceo tiene la siguiente fórmula (I) en la que R1, R2 y R3 son cada uno, de manera independiente, hidrógeno, metil, etil, propil, isopropil o un grupo de fórmula -Si-(R5 R6 R7), donde R5, R6 y R7 son cada uno, de manera independiente, metil, etil, propil o isopropilo, y R4 es un grupo de fórmula -(CH2)m-Si-(R5 R6 R7), donde R5, R6 y R7 son como se ha definido anteriormente y m es un entero entre 0 y 3.
Description
Procedimiento para la producción de sílice
mediante descomposición de un organolsilano.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de sílice mediante descomposición
de un organosilano.
Más particularmente, la presente invención se
refiere a un procedimiento para la producción de una preforma óptica
de sílice mediante descomposición de un compuesto organosilíceo de
fórmula (I), tal como se indica a continuación.
Se conocen muchos procedimientos para producir
óxidos metálicos mediante descomposición de reagentes adecuados en
el estado de vapor en la técnica anterior. En general, estos
procedimientos requieren proporcionar una solución que contiene el
compuesto metálico cuyo óxido se desea obtener, medios para evaporar
dicha solución, medios para transportar los vapores obtenidos,
medios de oxidación o medios de combustión. De esta manera se
obtiene una mezcla de agregados esféricos finamente divididos
llamados "hollín", que se puede recoger de diferentes
maneras.
Entre dichos procedimientos para la producción de
óxidos metálicos, los de particular interés son los relacionados con
la producción de dióxido de silicio de alta pureza, o sílice
(SiO_{2}). Este requerimiento de alta pureza es particularmente
esencial cuando se usa sílice en sectores muy sofisticados tales
como, por ejemplo, la producción de semiconductores y fibras
ópticas. La razón para esto es que es bien conocido que, para que
una fibra óptica pueda asegurar una transmisión de alta calidad de
las señales ópticas, es decir, un bajo nivel de atenuación, la
sílice de la cual está compuesto ha de tener un grado muy alto de
pureza.
Según un procedimiento para la producción de
fibras ópticas, el hollín se deposita sobre una barra giratoria
horizontal, mientras que el quemador, y por lo tanto la llama, se
desplaza de manera cíclica (deposición de vapor externa; OVD) o más
sobre una barra que gira y se mueve en vertical, mientras que el
quemador, y por lo tanto la llama, permanece fijo en el extremo
inferior de la barra (deposición axial del vapor; VAD). Típicamente,
dicha barra (mandril) es cilíndrica y está hecha de un vidrio de
alta pureza. Después de que se haya depositado la cantidad deseada
de hollín, la barra central se retira y el revestimiento así
obtenido se calienta, se deshidrata y se solidifica. El componente
así obtenido se conoce como "preforma", y la fibra óptica se
retira a continuación de la misma mediante un dispositivo adecuado
que trabaja bajo condiciones controladas de punto de fusión,
tensión, velocidad y diámetro de la fibra.
El procedimiento industrial usado durante muchos
años para producir sílice de alta pureza se basa en la
descomposición de tetracloruro de silicio (SiCl_{4}), pero esta
descomposición tiene el inconveniente de que permite la formación de
productos derivados gaseosos tóxicos y corrosivos, tal como cloro
(Cl_{2}) y ácido hidroclórico (HCl). Una planta para producir
sílice mediante este procedimiento ha de estar adecuadamente
equipada, por lo tanto, con dispositivo para cortar la propagación
de dichos gases tóxicos, y requiere un mantenimiento constante con
un aumento substancial de los costes.
Estos inconvenientes han dirigido la
investigación hacia materiales libres de halógenos.
La patente US 5.043.002 proporciona una revisión
de varios compuestos organosilíceos libres de halógenos. Según ese
documento, entre todos los compuestos organosilíceos libres de
halógenos los que son más adecuados para producir sílice de alta
pureza son los siloxanos y, entre todos los siloxanos investigados,
el más adecuado se probó que era el octametilciclotetrasiloxano
(-[SiO(CH_{3})_{2}]_{4}-).
Los experimentos realizado por los inventores de
la presente invención han encontrado, sin embargo, que el alto punto
de ebullición (175ºC) del octametilciclotetrasiloxano (OMCTS)
provoca serios inconvenientes tales como, por ejemplo:
a) la necesidad de calentar los conductos de
alimentación a una temperatura > 175ºC para evitar condensaciones
locales de OMCTS. Este requerimiento crea considerables
dificultades, ya que no existe ningún aparato actualmente que sea
capaz de medir el índice de flujo de un vapor a una temperatura por
encima de 130-140ºC. De esta manera, es necesario
medir el índice de flujo de OMCTS antes del dispositivo de formación
de burbujas. Sin embargo, la medición del compuesto en la fase
líquida no permite un control preciso de la cantidad real del vapor
que se forma posteriormente en el dispositivo de formación de
burbujas por unidad de tiempo y esto no permite la estabilización
del sistema mediante el control de los índices de flujo;
b) la necesidad de sistemas de evaporación
específicos tales como, por ejemplo, un vaporizador de vapor
instantáneo del tipo descrito en la patente US 5.078.092, o el
evaporador de película descrito en la patente US 5.707.415;
c) la descomposición térmica del OMCTS, al pasar
a través de los conductos de alimentación, en residuos de polímero
no volátil se depositan en los conductos y así los bloquean. Además
de generar dichos residuos, dicha descomposición térmica también
tiene un efecto adverso sobre la calidad óptica de la preforma
obtenida.
Estos y otros inconvenientes asociados con el uso
de polialquilsiloxanos en el estado vapor también se describen en la
solicitud de patente WO 97/22553, que indica que, durante la
alimentación de los polialquisiloxanos, en el estado de vapor, se
depositan especies de alto peso molecular en el quemador, en forma
de gel, en la línea que transporta los reagentes al interior del
quemador o en el propio quemador. Esto provoca una reducción en la
velocidad de deposición de la preforma de "hollín" y también
imperfecciones que producen fibras ópticas defectuosas o que no se
pueden usar (de la página 7, línea 33 a la página 8, línea 7). En
otro pasaje de ese documento, se indica que la formación citada
anteriormente de depósitos en forma de gel es debida a las impurezas
de alta ebullición presentes en los polialquilsiloxanos y que la
formación de estos depósitos oculta el control y la capacidad de
reproducción del procedimiento. Este problema es el más serio de
todos cuando un gas portador oxidante, tal como oxígeno, está
presente en el flujo del vapor de polialquilsiloxano, ya que los
oxidantes pueden catalizar la polimerización del polialquilsiloxano
(de la página 9, línea 26 a la página 10, línea 18).
También se conoce a partir de la patente GB 2 071
644 usar Si_{2}H_{6} y Si_{3}H_{8} como precursores para
producir una preforma de sílice para fibras ópticas mediante
deposición química del vapor.
Ahora se ha encontrado, sorprendentemente, que un
compuesto organosilíceo de fórmula (I), tal como se muestra
posteriormente, que comprende por lo menos dos átomos de silicio y
que no contiene átomos de oxígeno, no tiene, en el estado de vapor,
los inconvenientes citados anteriormente. Para ser específicos, esto
proporciona una sílice de alta pureza con altos rendimientos de
deposición y requiere un aparato muy simple, barato y fácil de
mantener.
Esto es lo más sorprendente cuando uno considera
que el uso de silano no se recomendaba teniendo en cuenta la
violencia de su reacción de combustión (patente
US-A-5.043.002, columna 2, líneas
25-36). El solicitante también ha observado que un
compuesto de silano libre de oxígeno pero que contiene un único
átomo de silicio (en particular tetrametilsilano) tiene una serie de
inconvenientes asociados con las dificultades de dirigir y controlar
la reacción de combustión, que lo hace complicado de usar como
reagente para producir sílice. También se ha observado que este
compuesto, bajo condiciones de procedimiento normales, forma
partículas de sílice de pequeño diámetro, mientras que la sílice
depositada es de baja densidad. Estos dos fenómenos combinados
producen una masa vítrea que es demasiado frágil para los
tratamientos posteriores requeridos para obtener una preforma
óptica.
Un primer aspecto de la presente invención
consiste, por lo tanto, en un procedimiento para la producción de
una preforma de sílice óptica de alta pureza, que comprende
a) vaporización de un compuesto
organosilíceo;
b) descomposición térmica de dicho compuesto
organosilíceo en el estado vapor, para dar partículas de sílice
fundidas amorfas;
c) deposición de dichas partículas de sílice
fundidas amorfas sobre un soporte; y
caracterizado por el hecho de que
dicho compuesto organosilíceo tiene la siguiente
fórmula
(I)R_{1} ---
\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{S}{\uelm{\para}{R _{2} }}i
---
R_{4}
en la
que
R_{1}, R_{2} y R_{3} son cada uno, de
manera independiente, hidrógeno, metil, etil, propil, isopropil o un
grupo de fórmula -Si-(R_{5} R_{6} R_{7}), donde R_{5},
R_{6} y R_{7} son cada uno, de manera independiente, metil,
etil, propil o isopropilo, y
R_{4} es un grupo de fórmula
-(CH2)m-Si-(R_{5} R_{6} R_{7}), donde
R_{5}, R_{6} y R_{7} son como se ha definido anteriormente y m
es un entero entre 0 y 3.
Preferiblemente, por lo menos dos de los grupos
R_{1}, R_{2} y R_{3} son diferentes del hidrógeno. Entre estos
compuestos, los que se prefieren son los que son líquidos a
temperatura ambiente, los que tienen un punto de ebullición de menos
de 140ºC aproximadamente, preferiblemente se prefieren
particularmente entre 70ºC y 140ºC aproximadamente.
Ejemplos de compuestos de fórmula (I) son:
(CH_{3})_{3}-Si-Si-(CH_{3})_{3}
(hexametildisilano)
\newpage
[(CH_{3})_{3}-Si]_{3}-Si-H
(tris(trimetilsilil)silano)
\vskip1.000000\baselineskip
(CH_{3})_{3}-Si-CH_{2}-Si-(CH_{3})_{3}
(bis(trimetilsilil)metano)
La presente invención también se describirá con
la ayuda de las figuras 1, 2 y 3, en las que:
La figura 1 representa una vista esquemática de
una planta que se puede usar para realizar el procedimiento de la
presente invención;
La figura 2 es una vista en planta esquemática de
un quemador con hendiduras que se puede usar en la planta
representada en la figura 1; y
La figura 3 es una vista en planta esquemática de
una variante del quemador representado en la figura 2.
Con referencia a la figura 1, el compuesto
organosilíceo de fórmula (I) es arrastrado preferiblemente por un
gas inerte como, por ejemplo, nitrógeno. Por ejemplo, el gas
portador se puede inyectar en burbujas en un contenedor (2) que
contiene el compuesto de fórmula (I) en forma líquida. La mezcla del
gas portador que contiene los vapores del compuesto (I)
preferiblemente se calienta a continuación en el conducto (5) a una
temperatura por encima del punto de ebullición del compuesto (I), y
se transporta al quemador (6) a través del conducto (7).
Opcionalmente, se puede diluir la mezcla del gas portador y el
compuesto de fórmula (I), mediante la adición de otro gas inerte que
se origina desde el conducto (12), para permitir un mejor control
del proceso de combustión.
El compuesto de fórmula (I) se vaporiza
ventajosamente a una temperatura por encima del punto de ebullición
de dicho compuesto, preferiblemente entre 30 y 140ºC, incluso más
preferiblemente entre 50 y 130ºC, y a una presión parcial de entre 0
y 3 bar, incluso más preferiblemente entre 0,1 y 1 bar.
Típicamente, la descomposición térmica del
compuesto de fórmula (I) se produce en presencia de oxígeno,
mediante una reacción de combustión de este compuesto.
La fase b) se puede realizar mediante combustión
directa del compuesto de fórmula (I) con oxígeno, preferiblemente en
exceso, esencialmente en ausencia de gases combustibles.
Preferiblemente, la relación molar entre el oxígeno y el compuesto
(I) está comprendida entre 5 y 20 aproximadamente.
Sin embargo, según una realización preferida, la
fase b) se realiza en presencia de un gas combustible (por ejemplo
metano) y un exceso de oxígeno.
Típicamente, el gas es metano y la relación molar
entre el metano y el compuesto de fórmula (I) varía entre 0,1 y
10.
Preferiblemente, la temperatura de la llama está
comprendida entre 1300 y 3500ºC, e incluso más preferiblemente entre
1600 y 3100ºC.
Ventajosamente, el soporte mencionado en la fase
c) es un cuerpo cilíndrico de cuarzo de alta pureza.
Preferiblemente, dicho soporte está alineado
horizontalmente respecto al suelo y gira a una velocidad de entre 0
y 100 rpm, e incluso más preferiblemente entre 20 y 60 rpm.
Se puede usar un quemador de llama tal como, por
ejemplo, el representado en la figura 2 o en la figura 3, para
realizar la deposición.
El quemador (6) en la figura 2 es de tipo lineal
y comprende una hendidura central (20) y tres pares de hendiduras
laterales (21, 22, 23), cada una de unos 50 mm de largo. La
hendidura central (20) se alimenta normalmente con el flujo del
compuesto vaporizado de fórmula (I), opcionalmente mezclado con el
gas portador (por ejemplo nitrógeno) que se origina desde el
conducto (7). El primer par de hendiduras laterales (21) se alimenta
típicamente con oxígeno que se origina desde un conducto (16),
mientras que el segundo par de hendiduras laterales (22) se alimenta
normalmente, por ejemplo, con metano que preferiblemente se mezcla
previamente con oxígeno, que se origina desde un conducto (30). A su
vez, el gas metano alimentado al interior del conducto (30) se
origina desde un conducto (13), mientras el oxígeno se origina desde
un conducto (18). El par externo de hendiduras laterales (23) es
opcional y se puede alimentar con oxígeno adicional que se origina
desde un conducto (15).
Los conductos (4, 5, 11, 12, 13, 14) están
equipados con una válvula de apertura y cierre y los conductos (4,
12, 13, 18, 16, 15) están equipados con un dispositivo de control de
flujo (19).
El quemador (26) representado en la figura 3,
comparado con el de la figura 2, está provisto de un par adicional
de hendiduras laterales (24). La planta (no representada) que usa el
quemador (26) es similar a la de la figura 1, excepto por el hecho
de que está equipada con conductos adecuados que transportan el gas
nitrógeno al par de hendiduras laterales (24) citadas anteriormente.
La presencia de este par de hendiduras laterales (24) evita la
formación de sílice sobre las paredes de la hendidura central (20),
provocada por la difusión de oxígeno a través del par de hendiduras
laterales (21) y mediante la rápida reacción de combustión del
compuesto de fórmula (I).
Generalmente, al final del proceso de deposición,
la preforma así obtenida se deshidrata y se solidifica, obteniendo
así la preforma final sólida y compacta. Esta fase se realiza
típicamente en un horno eléctrico a una temperatura de entre 1000 y
1600ºC, e incluso más preferiblemente entre 1200 y 1600ºC, según
técnicas conocidas.
Con referencia al compuesto organosilíceo de
fórmula (I), en particular hexametildisilano, un técnico en la
materia entenderá fácilmente que este compuesto también se puede
usar en otros procedimientos que usan variantes del procedimiento de
la presente invención, por ejemplo, en procedimientos en los que
hexametildisilano se descompone mediante hidrólisis o pirólisis de
llama o en los que se usa un sistema de recogida diferente o un
sistema diferente para depositar la sílice, en particular la técnica
de deposición VAD citada anteriormente.
Un técnico en la materia también apreciará que
los artículos de sílice preparados según la presente invención se
pueden dopar con varios metales para modificar sus propiedades
fisicoquímicas mediante técnicas conocidas. Por ejemplo, dichos
artículos de sílice se pueden dopar, dependiendo del caso, con óxido
de aluminio, óxido de boro, óxido de germanio, óxido fosforoso y
óxido de titanio, o mezclas de los mismos.
Tal como se muestra en la figura 1, se cargó
hexametildisilano (1) (T_{bp} = 113ºC) en el dispositivo de
formación de burbujas (2) con un septo poroso, sumergido en un baño
termostáticamente controlado calentado mediante el calentador (3) a
una temperatura interna de 50ºC, controlada mediante un termómetro
de contacto tal como un termómetro Vertex.
El dispositivo de formación de burbujas 82)
también estaba equipado con un conducto de entrada (4), para la
adición de gas nitrógeno, hundido en el hexametildisilano líquido, y
un conducto de salida superior (5) para transportar el flujo de gas
nitrógeno y vapores de hexameildisilano a un quemador (6). El
nitrógeno se transportó al interior del dispositivo de formación de
burbujas (2) con un índice de flujo de unos 5 l/min.
El nitrógeno que se origina desde un conducto
(11) se transportó no solamente al interior del dispositivo de
formación de burbujas (2), sino también a un conducto (12) conectado
al conducto de salida (5) desde el dispositivo de formación de
burbujas (2), con un índice de flujo de unos 4,4 l/min. El flujo del
nitrógeno que se origina desde el conducto (12) y el flujo de
nitrógeno y de vapores de hexametildisilano que se originan desde el
conducto (5) se combinaron y se transportaron en un conducto (7) que
lo llevó al quemador (6), con un índice de flujo total de unos 10,4
l/min.
La presión del flujo de nitrógeno que se origina
desde el conducto (12) y del flujo de nitrógeno y de los vapores de
hexametildisilano que se originan desde el conducto (5) fueron
comprobados con un manómetro (8) y se mantuvieron a 1 bar
aproximadamente.
El conducto de salida (5) desde el dispositivo de
formación de burbujas (2) y el conducto (7) se calentaron a unos
130ºC.
Con referencia a la figura 2, el quemador (6) era
de tipo lineal formado de una hendidura central (20) y dos pares de
hendiduras laterales (21, 22), cada una de unos 50 mm de largo (la
hendidura opcional 23 no se usó). La hendidura central (20) se
alimentó con el flujo de hexametildisilano y nitrógeno que se
origina desde el conducto (7), el primer par de hendiduras laterales
(21) se alimentó con oxígeno que se origina desde un conducto (16)
con un índice de flujo de unos 24 l/min, mientras que el segundo par
de hendiduras laterales (22) se alimentó con una mezcla de gas
metano (16 l/min) y oxígeno (11 l/min) que se origina desde un
conducto (30). A su vez, el conducto (30) se alimentó con gas metano
que se origina desde un conducto (13) y con oxígeno que se origina
desde un conducto (18).
Los conductos (4, 5, 11, 12, 13, 14) estaban
equipados con una válvula de apertura y cierre y los conductos (4,
12, 13, 18, 16, 15) estaban equipados con un dispositivo (19) para
controlar el flujo.
La llama del quemador (6) descompuso el
hexametildisilano a una temperatura superior a 1500ºC y generó un
flujo de partículas de sílice fundidas que se envió a un soporte
cilíndrico horizontal (31) que giraba a una velocidad de 50 rpm, que
consistía en una barra de cuarzo (20 mm de diámetro).
El probó que el cono de la llama era totalmente
controlable y contenido, proporcionando así un alto rendimiento de
la sílice depositada.
El análisis microestructural de las partículas
depositadas ("hollín") mostró que consistían en agregados de
partículas esféricas con tamaños entre 0,06 y 0,3 \mum.
La densidad de la masa de sílice depositada era
de unos 0,4 g/cm^{3}. Esto fue óptimo de esta manera para los
pasajes posteriores (extracción del mandril y manejabilidad durante
los tratamientos requeridos para la preparación de una
preforma).
Ejemplo comparativo
1
El procedimiento se realizó de una manera similar
a la descrita en el Ejemplo 1 anterior, excepto que se usó
tetrametilsilano en lugar de hexametildisilano, y las condiciones de
las diferentes fases se modificaron ligeramente para adaptarlas al
punto de ebullición más bajo del tetrametilsilano.
Específicamente, se llevó el tetrametilsilano al
estado vapor a una temperatura de 25ºC y a una presión de 1 bar, y
este vapor se transportó desde el dispositivo de formación de
burbujas al quemador sin la adición de un gas portador
(nitrógeno).
Sin embargo, mientras que las fases de
evaporación y transporte del vapor citadas anteriormente requirieron
condiciones más suaves que las del Ejemplo 1, el alto valor
calorífico y la alta inflamabilidad del tetrametilsilano (punto de
inflamabilidad -27ºC) requerían, en la fase de descomposición
posterior, la implementación de las medidas de seguridad típicas
para sustancias extremadamente inflamables.
El análisis microestructural de las partículas
depositadas ("hollín") mostró que consistían en agregados de
partículas con tamaños dentro del rango entre 0,03 y 0,1 \mum.
La densidad de la masa de sílice depositada fue
de unos 0,2 g/cm^{3}.
El pequeño tamaño de las partículas y la baja
densidad de la sílice obtenida produjeron una masa que era demasiado
frágil para los tratamientos posteriores requeridos para obtener una
preforma.
Claims (10)
1. Procedimiento para la producción de una
preforma de sílice óptica de alta pureza, que comprende
a) vaporización de un compuesto
organosilíceo;
b) descomposición térmica de dicho compuesto
organosilíceo en el estado vapor, para dar partículas de sílice
fundidas amorfas;
c) deposición de dichas partículas de sílice
fundidas amorfas sobre un soporte; y
caracterizado por el hecho de que
dicho compuesto organosilíceo tiene la siguiente
fórmula
(I)R_{1} ---
\melm{\delm{\para}{R _{3} }}{S}{\uelm{\para}{R _{2} }}i
---
R_{4}en la
que
R_{1}, R_{2} y R_{3} son cada uno, de
manera independiente, hidrógeno, metil, etil, propil, isopropil o un
grupo de fórmula -Si-(R_{5} R_{6} R_{7}), donde R_{5},
R_{6} y R_{7} son cada uno, de manera independiente, metil,
etil, propil o isopropilo, y
R_{4} es un grupo de fórmula
-(CH2)m-Si-(R_{5} R_{6} R_{7}), donde
R_{5}, R_{6} y R_{7} son como se ha definido anteriormente y m
es un entero entre 0 y 3.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que por lo menos dos de los
grupos R_{1}, R_{2} y R_{3} son diferentes del hidrógeno.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto es líquido
a temperatura ambiente.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto tiene un
punto de ebullición de menos de 140ºC aproximadamente.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto tiene un
punto de ebullición de entre unos 70ºC y unos 140ºC
aproximadamente.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho compuesto se elige
entre el grupo que comprende hexametildisilano,
tris(trimetilsilil)silano y
bis(trimetilsisil)metano.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que en la etapa a) el vapor de
dicho compuesto es arrastrado por un gas inerte.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que la etapa a) se realiza a
una temperatura por encima del punto de ebullición de dicho
compuesto.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa a) se realiza a
una temperatura de entre 30 y 140ºC y a una presión de entre 0 y 3
bar.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa b) se realiza en
presencia de un gas combustible y un exceso de oxígeno.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98830786 | 1998-12-28 | ||
| EP98830786 | 1998-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2248961T3 true ES2248961T3 (es) | 2006-03-16 |
Family
ID=8236934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99204072T Expired - Lifetime ES2248961T3 (es) | 1998-12-28 | 1999-12-01 | Procedimieto para la produccion de silice mediante descomposicion de un organolsilano. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1016635B1 (es) |
| JP (1) | JP2000272925A (es) |
| KR (1) | KR100622616B1 (es) |
| CN (1) | CN1195691C (es) |
| AR (1) | AR022025A1 (es) |
| AT (1) | ATE303978T1 (es) |
| AU (1) | AU757883B2 (es) |
| BR (1) | BR9905998A (es) |
| CA (1) | CA2292985C (es) |
| DE (1) | DE69927121T2 (es) |
| ES (1) | ES2248961T3 (es) |
| NZ (1) | NZ501866A (es) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001019465A (ja) * | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エキシマレーザ用合成石英ガラス部材及びその製造方法 |
| AU6158900A (en) * | 1999-07-19 | 2001-02-05 | Linde Gas Aktiengesellschaft | Methods for producing highly pure silicon dioxide glass and burner for carrying out this method |
| DE60105191D1 (de) | 2000-12-19 | 2004-09-30 | Pirelli & C Spa | Abscheidungsbrenner mit mehreren flammen und verfahren zur herstellung von vorformen für optische fasern |
| WO2002098805A1 (en) | 2001-05-30 | 2002-12-12 | Pirelli & C. S.P.A. | Method and burner for manufacturing a glass optical fibre preform by vapour deposition |
| KR100446937B1 (ko) * | 2001-10-22 | 2004-09-01 | 김형준 | 탄화규소 박막증착방법 및 장치 |
| DE202008017383U1 (de) * | 2008-12-19 | 2009-08-20 | J-Fiber Gmbh | Glas, insbesondere Glasfaser-Preform |
| CN102320732A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-01-18 | 长飞光纤光缆有限公司 | 一种制备光纤预制棒的方法 |
| CN103073005A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-05-01 | 浙江大学 | 一种燃烧四甲基硅烷制备白炭黑的方法及其制备装置 |
| US10745804B2 (en) * | 2017-01-31 | 2020-08-18 | Ofs Fitel, Llc | Parallel slit torch for making optical fiber preform |
| JP7058627B2 (ja) * | 2019-06-11 | 2022-04-22 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置および製造方法 |
| JP7449842B2 (ja) * | 2020-11-02 | 2024-03-14 | 信越化学工業株式会社 | 多孔質ガラス母材の製造方法及び製造装置 |
| CN112569735A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-30 | 株洲宏大高分子材料有限公司 | 一种烟气制酸***尾气管道中硫酸烟雾的去除方法与装置 |
| CN113401912B (zh) * | 2021-07-06 | 2023-03-07 | 苏州大学 | 一种调控火焰法合成二氧化硅颗粒尺寸的装置和方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51102014A (en) * | 1974-11-01 | 1976-09-09 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | Kojundotomeigarasutaino seizohoho |
| JPS5263213A (en) * | 1975-11-20 | 1977-05-25 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | Process for preparing highhpurity transparent silica glass products |
| GB2071644B (en) * | 1980-02-22 | 1984-03-14 | Sumitomo Electric Industries | Radiation resistant optical fibres and a process for the production thereof |
| US5043002A (en) * | 1990-08-16 | 1991-08-27 | Corning Incorporated | Method of making fused silica by decomposing siloxanes |
| DE4026337A1 (de) * | 1990-08-21 | 1992-02-27 | Hench Automatik App Masch | Vorrichtung zum abkuehlen und granulieren von schmelzfluessigen straengen |
| JP2835540B2 (ja) * | 1991-06-29 | 1998-12-14 | 信越石英株式会社 | エキシマレーザー用石英ガラス部材の製造方法 |
| GB9312634D0 (en) * | 1993-06-18 | 1993-08-04 | Tsl Group Plc | Improvements in vitreous silica manufacture |
| TW328971B (en) * | 1995-10-30 | 1998-04-01 | Dow Corning | Method for depositing Si-O containing coatings |
-
1999
- 1999-12-01 DE DE69927121T patent/DE69927121T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-01 ES ES99204072T patent/ES2248961T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-01 AT AT99204072T patent/ATE303978T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-12-01 EP EP99204072A patent/EP1016635B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-16 NZ NZ501866A patent/NZ501866A/en not_active IP Right Cessation
- 1999-12-20 KR KR1019990059314A patent/KR100622616B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-12-21 CA CA002292985A patent/CA2292985C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-24 AU AU65501/99A patent/AU757883B2/en not_active Ceased
- 1999-12-27 AR ARP990106761A patent/AR022025A1/es not_active Application Discontinuation
- 1999-12-27 JP JP11369580A patent/JP2000272925A/ja active Pending
- 1999-12-28 CN CNB991270746A patent/CN1195691C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-28 BR BR9905998-3A patent/BR9905998A/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69927121T2 (de) | 2006-06-14 |
| CA2292985C (en) | 2007-06-26 |
| JP2000272925A (ja) | 2000-10-03 |
| BR9905998A (pt) | 2001-03-20 |
| ATE303978T1 (de) | 2005-09-15 |
| AR022025A1 (es) | 2002-09-04 |
| CN1258651A (zh) | 2000-07-05 |
| CN1195691C (zh) | 2005-04-06 |
| NZ501866A (en) | 2001-06-29 |
| KR20000052522A (ko) | 2000-08-25 |
| CA2292985A1 (en) | 2000-06-28 |
| DE69927121D1 (de) | 2005-10-13 |
| AU6550199A (en) | 2000-06-29 |
| KR100622616B1 (ko) | 2006-09-11 |
| EP1016635A1 (en) | 2000-07-05 |
| AU757883B2 (en) | 2003-03-13 |
| EP1016635B1 (en) | 2005-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2248961T3 (es) | Procedimieto para la produccion de silice mediante descomposicion de un organolsilano. | |
| US5703191A (en) | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products | |
| US5879649A (en) | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products | |
| JP3233298B2 (ja) | 高純度溶融シリカガラスの非多孔質物体を作成する方法 | |
| KR100473827B1 (ko) | 액체반응물의연소에의해용융실리카를제조하는방법및장치 | |
| KR0130007B1 (ko) | 유리질실리카제품 및 그 제조방법 | |
| CA2037102C (en) | Method of making fused silica | |
| EP0908418A1 (en) | Manufacturing method of synthetic silica glass | |
| JPH0459254B2 (es) | ||
| US6336347B1 (en) | Process for producing silica by decomposition of an organosilane | |
| JP3137517B2 (ja) | 合成石英ガラス部材の製造方法および合成石英ガラス製造用バーナー | |
| JPS63134531A (ja) | ガラス微粒子合成装置 | |
| ES2878474T3 (es) | Método para la fabricación de preformas de dióxido de silicio empleadas en la producción de fibras ópticas | |
| TW553909B (en) | Method for producing bulk fused silica | |
| JP2002512169A (ja) | 超低膨張シリカチタニアガラスの製造方法 | |
| JPH0420853B2 (es) | ||
| KR20030005387A (ko) | 티타니아 도핑된 용융 실리카 예형의 제조 방법 | |
| JP2566349B2 (ja) | 合成石英ガラス部材の製造方法 | |
| RU2634321C1 (ru) | Способ получения оптического кварцевого стекла | |
| JP4069381B2 (ja) | ドープ合成石英ガラスの製造方法 | |
| JP2001514151A (ja) | オキシ窒化ケイ素の製造方法 | |
| JPS6230146B2 (es) | ||
| JPS62113717A (ja) | 塩化アルミニウム供給方法 | |
| MXPA98004935A (es) | Metodo y aparato para formar silice fundida mediante la combustion de reactivos liquidos | |
| JPS6090837A (ja) | 光伝送用石英ガラス母材の製造方法 |