FI123122B - Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi - Google Patents
Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI123122B FI123122B FI20095142A FI20095142A FI123122B FI 123122 B FI123122 B FI 123122B FI 20095142 A FI20095142 A FI 20095142A FI 20095142 A FI20095142 A FI 20095142A FI 123122 B FI123122 B FI 123122B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- chamber
- temperature
- substrate tube
- tube
- medium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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]
- C03B37/018—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] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
- C03B37/01815—Reactant deposition burners or deposition heating means
-
- 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]
- C03B37/01406—Deposition reactors therefor
-
- 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]
- C03B37/018—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] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01876—Means for heating tubes or rods during or immediately prior to deposition, e.g. electric resistance heaters
-
- 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
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/02—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
LAITTEISTO LASIMATERIAALIN VALMISTAMISEKSI Keksinnön tausta 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi.
Keksintö liittyy yleisesti lasimateriaalin valmistamiseen ja erityisesti seostetun lasimateriaalin valmistukseen.
10
Seostettua lasimateriaalia käytetään esimerkiksi optisten aaltojohteiden valmistuksessa. Optisella aaltojohteella tarkoitetaan optisen tehon kuljettamiseen tarkoitettua elementtiä. Optisten kuitujen valmistus käsittää lasiaihion valmistamisen, jonka aikana määräytyvät kuidun optiset ominaisuudet, sekä lasiaihion vetämisen opti-15 seksi kuiduksi.
Entuudestaan tunnettuja menetelmiä ovat kuituaihioiden valmistamiseksi ovat OVD (Outside Vapour Deposition), VAD (Vapour Axial Deposition), MCVD (Modified Chemical Vapour Deposition), PCVD (Plasma Activated Chemical Vapour 20 Deposition) ja DND (Direct Nanoparticle Deposition). OVD, VAD ja MCVD menetelmät perustuvat huoneenlämpötilassa korkean höyrynpaineen omaavien materiaalien käyttöön kasvatusvaiheessa, jossa neste höyrystetään kantokaasuun, joka edelleen kuljetetaan termiseen reaktoriin. Reaktorissa höyrystyneet raaka-aineet reagoivat hapen kanssa muodostaen oksideja. Oksidihiukkaset kasvavat agglome-25 roitumisen ja yhteensintrautumisen seurauksena ja ne ajautuvat keräyspinnalle, jolle muodostuu lasihiukkasista huokoinen lasikerros. Huokoinen lasikerros voi-oo daan myöhemmin sintrata kiinteäksi lasiksi. Kvartsilasin pääraaka-aine on piitetra- ° kloridi SiCI4. Muita tyypillisiä raaka-aineita ovat taitekerrointa kasvattava ger- i § maniumtetrakloridi GeCL sekä lasin viskositeettia laskeva ja siten sintrausta hei- i 00 30 pottava fosforihappitrikloridi POCI3.
CC
MCVD, OVD ja VAD menetelmien eräänä ongelmana on, ettei niitä voi käyttää ^ harvinaisilla maametalleilla seostettujen optisten kuitujen valmistamiseen. Harvi- naisilla maametalleilla ei ole käytännöllisiä yhdisteitä, joiden höyrynpaine olisi riit-o ° 35 tävän korkea huoneenlämpötilassa.
2
Harvinaisilla maametalleilla seostettujen optisten kuitujen valmistamiseksi on tunnettua käyttää niin sanottua liuosseostus menetelmää, jossa perusaineista kasvatettu kuituaihio kastetaan seostusaineita sisältävään liuokseen ja sen jälkeen sint-rataan. Uuosseostusmenetelmällä valmistettujen kuituaihioiden ongelmana on 5 huono homogeenisuus sekä huono toistettavuus kuituaihioiden välillä. Tämä johtuu siitä, että nesteen tunkeutuminen huokosiin, suolojen tarttuminen materiaalin pinnalle, kaasujen tunkeutuminen, suolojen reagoiminen jne. ovat vaikeasti hallittavia asioita.
10 Julkaisusta WO 0020346 on tunnettua valmistaa harvinaisilla maametalleilla seostettuja kuituja ns. suoralla nanohiukkasruiskutuksella (Direct Nanoparticle Deposition, DND). DND menetelmässä voidaan reaktoriin syöttää nestemäisiä raaka-aineita, jolloin lasihiukkaset seostuvat liekkireaktorissa. Näin saadaan saostetuista lasihiukkasista kasvatettua lasiaihio, joka on tasalaatuisempi kuin liuosseostuksel-15 la valmistettu. DND menetelmän haittana kuitenkin on, että sitä ei voida käyttää yhdessä yleisen ja investointikustannuksiltaan edullisen MCVD menetelmän kanssa
Julkaisuista Fl 117243 B ja Fl 119028 B on tunnettua seostaa MCVD menetelmäl-20 lä valmistettua huokoista lasiputken sisäpintaa ALD (Atomic Layer Deposition) menetelmällä. ALD on CVD (Chemical Vapour Deposition) menetelmä, jossa seosaineet johdetaan substraatille yksi kerrallaan. ALD menetelmällä seosaineita voidaan seostaa seosaineita atominvahvuuden tarkkuudella. Näin ollen ALD menetelmällä saadaan kasvatettua seosaineita huokoisen lasimateriaalin pinnalle hy-25 vin tarkasti. Koska ALD menetelmässä seosaineen kerrosvahvuus on hyvin ohut, atominvahvuuden luokkaa, on substraatin pinta-alan oltava kuidunvalmistussovel-luksessa suuri, jotta voidaan saavuttaa käyttökelpoinen prosessinopeus. Tämän c3 vuoksi MVCD prosessissa käytettävän substraattiputken on edullista olla sisähal- i 0 kaislaltaan suuri. Lisäksi putken sisäseinämässä olevan huokoisen lasimateriaalin °° 30 on edullista olla muodostunut pienistä hiukkasista siten, että materiaalin ominais- 1 pinta-ala muodostuu suureksi. Lisäksi ALD prosessi vaatii putken lämpötilan nostamisen noin 300 asteeseen olennaisesti koko kuituaihion pituudelta.
C\1 't g MCVD on yleisimmin käytetty prosessi kuituaihion valmistamiseksi yksinkertaisuu- 35 tensa sekä alhaisten investointikustannustensa puolesta, MCVD prosessiin liittyy kuitenkin monia puutteita, jotka tekevät sen taloudellisen hyödyntämisen ja esimerkiksi edellä kuvatun ALD menetelmän soveltamisen vaikeaksi.
) 3
Eräs MCVD menetelmän keskeinen heikkous on perinteisesti käytetyn vety/happi polttimen riittämätön teho sekä heikko säädettävyys. Riittämättömän tehon vuoksi lämmönsiirto substraattiputken seinämän läpi jää heikoksi, mistä seuraa suuri raekoko seostusprosessissa. Suuri raekoko heikentää valmistettavan kuituaihion ta-5 salaatuisuutta aihion akselin pituuden funktiona, vaikeuttaa sintrautumista ja lisää tarpeettomasti putken termistä vastusta. Erityisesti vety / happi polttimen tehon riittämättömyys tulee esille putken luhistamisvaiheessa. Edellä mainittujen syiden seurauksena käytettävän substraattiputken koko rajoittuu tyypillisesti alle 30 mm ulkohalkaisijaan. Lisäksi reaktorikammiona toimivan lasiputken lämpötilan hallinta 10 aiheuttaa epätarkkuutta valmistettavan kuituaihion ominaisuuksiin. MCVD menetelmässä piihiukkaset kiinnittyvät putken seinämään termoforeesin vaikutuksesta sen jälkeen kun hiukkaset ovat lämmön vaikutuksesta muodostuneet putkeen syötetyistä höyryistä. Termoforeesi on ilmiö, jonka vaikutuksesta kuumat hiukkaset liikkuvat kohti kylmiä pintoja. MCVD prosessissa seostus tapahtuu siinä putken 15 osassa, missä hiukkasten lämpötila on suurempi kuin putken lämpötila. Termoforeesin voimakkuus sekä se matka, jonka aikana seostusta tapahtuu, riippuu putken lämpötilaerosta kuuman vyöhykkeen ja kuuman vyöhykkeen takana olevien putken osien välillä. Tämän vuoksi putken lämpötilan hyvä hallinta on prosessin kannalta erittäin tärkeä asia. On prosessin kannalta edullista, että kulloinkin teho-20 lähteen kohdalla olevan putken kuuman vyöhykkeen ja sen takana olevan putken osan lämpötilaero on mahdollisimman vakio. Mitä suurempi on putken kuuman osan ja kylmän osan lämpötilaero, sitä vahvemmaksi muodostuu termoforeesi, johon hiukkasten kiinnittyminen putkeen perustuu; Kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistetun kaavion avulla havainnollistamalla lasipartikkelien kasvatusta termofo-25 reesin vaikutuksen alaisena.
£! CVD uunilla voidaan ratkaista vety / happi polttimen riittämättömään tehoon sekä ° vaikeaan säädettävyyteen ja mitattavuuteen liittyviä ongelmia. CVD uuni on muo- o doltaan kapea tyypillisesti noin 200 mm levyinen lämpölähde, jossa on reikä ja jon- °° 30 ka läpi substraattiputki kulkee. CVD uunia käytetään suuren tehonsa ja säädön x tarkkuutensa takia lämpölähteenä joissakin MCVD prosesseissa. Kun CVD uuni kulkee pitkin substraattiputkea, kulloinkin kapea osa putkea, tyypillisesti noin 50
C\J
^ mm, uunin keskellä on uunin lämpövyöhykkeessä. CVD uunin lämpövyöhykkeen g lämpötila on tyypillisesti noin 2000 astetta. Uunin käyttöön liittyy kuitenkin uusia ^ 35 ongelmia, joista eräs on uunin nopea palautus kuituaihion alkupäähän saostusker- roksen tultua valmiiksi. Mikäli uunin paluuliike ei ole riittävän nopea, on seurauksena se, että verrattain pitkällä matkalla kuituaihion alkupäässä taitekerroinprofiili 4 ei ole halutun kaltainen ja ns. ramppi muodostuu järkevän valmistuksen kannalta liian pitkäksi ja vain osa kuituaihiota voidaan hyödyntää optisen kuidun valmistuksessa. Jos uuni taas palautetaan nopeasti kuituaihion alkupäähän, joutuu happea usein uunin sisälle, mistä seuraa uunin kuumien osien palaminen kun nopea liike 5 saa ilman syrjäyttämään uunin sisällä olevan suojakaasuverhon.
Lisäksi uunia ei voida poistaa substraattiputken ympäriltä, sillä putki kulkee uunin läpi. Substraattiputkea ei voida myöskään poistaa järjestelmästä kesken prosessin, sillä putken sisään seostettu lasimateriaali kontaminoituisi ja keräisi itseensä ilmakehän kosteutta, mikä kasvattaa valmistettavan kuidun vaimennusta.
10 Näin ollen CVD uuni ratkaisee vain osan MCVD prosessin puutteista ja tuo samalla uusia ongelmia.
Keksinnön tavoitteena on aikaansaada aivan uudenlainen ratkaisu, jonka avulla voidaan väittää tunnetun tekniikan ongelmia.
15
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.
20
Keksintö perustuu tehtyyn tutkimustyöhön ja kokemuksiin kuituaihion valmistamisesta MCVD menetelmällä. Tutkimustyössä havaittiin, että hallitsemattomat lämpötilaerot substraattiputken, pituus tyypillisesti 1 - 1.5 m, eri osien välillä aiheuttaa epähomogeenisuutta seostettuun lasimateriaaliin. Lisäksi havaittiin CVD uunin no-25 peaan liikkeeseen liittyviä kuumien osien palamisongelmia.
Eräässä sovelluksessa on tarpeellista lämmittää substraattiputki koko kasvatuspi-jv tuudeltaan 350 °C lämpötilaan. Tämä on nykyisin käytössä olevalla tekniikalla vai- ° keaa, sillä MCVD teholähteet on suunniteltu kapean alueen lämmittämiseen kor- § kean lämpötilaan.
oo 30 Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan poistaa MCVD menetelmää vaivanneet x kasvatusputken lämpötilan hallintaan liittyvät ongelmat. Lisäksi laitteistolla voidaan poistaa CVD uunin nopean palautusliikkeen aiheuttama uunin kuumien osien pa-^ lamisen ongelma. Keksinnön mukainen laitteisto parantaa MCVD prosessin tois- o) tettavuutta ja mahdollistaa suurten substraattiputkien taloudellisen käytön. Lisäksi
O
^ 35 keksintö mahdollistaa substraattiputken lämmittämisen korkeampaan lämpötilaan koko matkaltaan.
! 5
Kuvioiden lyhyt selostus
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti sovellusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: 5 Kuva 1 esittää periaatetta lasipartikkelien seostamisesta termoforeesin alaisena Kuva 2 esittää yksinkertaistettuna erästä keksinnön sovellutusmuodon mukaista valmistuslaitteistoa.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus 10
Keksinnön mukaista laitteistoa voidaan hyödyntää yleisesti lasimateriaalin valmistamiseen ja erityisesti seostetun lasimateriaalin valmistuksessa. Esimerkiksi kuviossa 1 ja selityksen tekniikan tasoa kuvaavassa osiossa selvitetyssä sovellutuksessa, jossa termoforeesia hyödynnetään valmistusprosessissa.
15 MCVD prosessissa raaka-ainehöyryt 32 syötetään pyörivään substraattiputkeen 31. Reaktiotuotteet 33 poistuvat substraattiputken toisesta päästä. Lämpölähteen 38 vaikutuksesta raaka-ainehöyryistä muodostuu partikkeleita kuumassa vyöhykkeessä 34. Välittömästi kuuman vyöhykkeen jälkeisessä putken osassa 35 synty-20 neiden partikkeleiden lämpötila on alhaisempi kuin putken lämpötila eikä seostumista termofreesin vaikutuksesta tapahdu. Vyöhykkeellä, jossa partikkeleiden lämpötila on korkeampi kuin putken lämpötila 36, tapahtuu seostumista putken seinämiin termofreesin vaikutuksesta 39. Vyöhykkeellä, jossa partikkeleiden lämpötila on sama kuin putken lämpötila 37, tapahtuu seostumista ainoastaan gravitaation 25 vaikutuksesta.
c\j Keksinnön mukainen laitteisto (kuvio 2) käsittää välineet raaka-aineiden johtami- oj seksi reaktorina toimivan substraattiputken 1 sisään, sekä liikutettavan lämmön- § lähteen 6 substraattiputken 1 kuumentamiseksi ulkopuolelta. Reaktorina toimiva i S 30 substraattiputki 1 on järjestetty olennaisesti suljettavassa olevaan kammioon 2. x Laitteisto käsittää välineet 7 kammion 2 lämpötilaan vaikuttamiseksi väliaineen tr “ avulla, ainakin substraattiputken 1 tai sen osan läheisyydessä. Välineet 7, 13, 14, ™ 15 kammion lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät ainakin yhden suuttimen 7, jol- 05 la syötetään väliainetta kammioon 2. Välineet 7, 13, 14, 15 käsittävät lisäksi tar- o 35 peelliset väliaineen kulkutiet 13, 14, väliainelähteen 15 ja mahdollisen pumppulait-teen väliaineen syöttämiseksi väliainelähteestä 15 kammiotilaan 2 sekä mahdolliset venttiilielimet 16 väliaineen kulkutien avaamiseksi ja/tai sulkemiseksi.
6 Välineet 7, 13, 14, 15 on sovitettavissa hallitsemaan lämpötilaa kammiossa 2 olennaisesti koko substraattiputken 1 pituudelta tai sen pituuden osalta.
5 Välineet 7, 13, 14, 15 on sovitettu hallitsemaan lämpötilaa lämmittä- vän/jäähdyttävän väliaineen avulla. Erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti välineet 7, 14, 15 on sovitettu hallitsemaan lämpötilaa lämmittävän/jäähdyttävän väliaineen avulla, joka on inertti kaasu, kuten typpi, argon tai muu tarkoitukseen soveltuva kaasu. Väliainelähde 15 voi tällöin olla esimerkiksi säiliö, kuten kaasu-10 pullo tai vastaava, josta kaasua syötetään kammioon 2.
Laitteisto voi käsittää erään sovellutusmuodon mukaisesti ainakin yhden lämmön-siirtoelimen 10, jonka kautta väliaine on kierrätettävissä.
15 Laitteisto voi käsittää tyypillisesti ainakin yhden väliaineenkulkutien 11, 12, 13 väliaineen kierrättämiseksi pois kammiosta 2 ja edelleen lämmönsiirtoelimelle 10 ja uudelleen kammioon 2. Väliainetta voidaan kierrättää erään sovellutusmuodon mukaisesti pumppuvälineellä, kuten ejektoripumpulla 17, jota käytetään paineväli-aineella, esimerkiksi paineilmalla. Pumppuvälineen 17 imupuoli on liitetty vä-20 liainekanavan 11 välityksellä kammion 2 väliaineen poistoaukkoon 19. Pumppuvälineen painepuoli on liitetty väliainekanavalla 12 väliainesäiliöön 15, josta väliaine on väliaineen kulkuteitä 13, 14 pitkin syötettävissä ainakin yhdellä suuttimella 7 kammioon 2. Kuvion 2 sovellutusmuodossa väliaineen kulkutiessä on väliainesäili-ön 15 ja suuttimen 7 välissä venttiilielin 16, kuten säätöventtiili, jolla voidaan vai-25 kuttaa väliaineen syöttöön kammiotilaan 2. Putkijohdolla 20 voidaan tuoda väliainetta lisää väliainelähteeseen 15, kuten säiliöön. Putkijohdossa 20 on tyypilli- sesti sulkuventtiili.
δ
CvJ
§ Erään edullisen sovellutusmuodon mukaisesti välineet 7, 13, 14, 15 kammion 2 oo 30 lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät sarjan suuttimia 7, joilla syötetään väliainet- x ta kammioon 2.
CC
□_ ^ Välineet 7, 13, 14, 15 kammion lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät sarjan suut- o) timia 7, jotka on järjestetty kammioon substraattiputken 1 pituudelle jaetusti. Voi-
O
^ 35 daan ajatella, että suuttimet 7 on järjestetty peräkkäin välimatkan päähän toisis taan. Kullekin suuttimelle 7 voi olla johdettu oma väliaineen kulkutie 13, 14 tai 7 useampia suuttimia 7 on järjestetty kammioon järjestettyyn putkijohtoon tai vastaavaan.
Kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa väliaine on järjestetty kulkemaan läm-5 mönsiirtoelimen 10 kautta ennen syöttämistä kammioon 2.
Liikutettavana lämmönlähteenä on kammioon 2 järjestetty induktiouuni 6.
Kuvion 2 mukaisessa laitteistossa substraattiputki 1 on järjestetty olennaisesti 10 kammion 2 sisälle pituusakselinsa ympäri pyöritettävästi. Putki on molemmista päistään tai ainakin niiden läheisyydestä kiinnitetty kammioon pyörivillä liitoksilla 3, 4. Putkea voidaan pyörittää käyttölaitteella (ei esitetty kuviossa). Tulopuolen pyörivään liitokseen 3 on kiinnitetty raaka-ainehöyryjä tuova väliaineenkulkutie 8, kuten prosessiputki, ja poistopuolen pyörivään liitokseen 4 on kiinnitetty ns. soottilaatikko 15 5, johon kerääntyy prosessista tuleva substraattiputkeen kiinnittymätön ylimääräi nen huokoinen lasimateriaali, sootti. Soottilaatikosta 5 ylijäämä lasimateriaali ja prosessista tulevat haitalliset kaasut poistuvat väliaineenkulkutietä 9, esimerkiksi kaasupesurille, eli scrubberille. Soottilaatikon 5 kautta voidaan myös imeä tyhjö substraattiputken sisälle erillisellä toimilaitteella.
20 Kammion 2 sisällä on substraattiputken 1 akselin suunnassa lineaarisesti liikkuva lämmönlähde, kuten CVD uuni 6, jota käytetään lämmönlähteenä lasimateriaalin seostusprosessissa. Tyypillisesti substraattiputken 1 pituus on 1 - 1.5 metriä ja CVD uunin 6 edestakaisin kulkeman matkan pituus samaa luokkaa. CVD uunin liikenopeus on tyypillisesti 100 - 200 mm/min seostettaessa lasimateriaalia ja 5 -25 50 mm/min luhistettaessa seostettua kuituaihiota.
£! Laitteisto käsittää välineet kammion 2 lämpötilaan vaikuttamiseksi, erityisesti sub- ™ straattiputken 1 tai ainakin sen osan lämpötilaan vaikuttamiseksi. Erään edullisen 0 sovellutusmuodon mukaan välineet lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät välineet a> 30 väliaineen syöttämiseksi kammioon. Tyypillisesti välineet käsittävät ainakin yhden 1 suuttimen 7, joka on aktivoituna sovitettu syöttämään väliainetta kammioon. Kuvi-on 2 sovellutusmuodossa kammioon 2 on järjestetty sarja suuttimia 7 olennaisesti
C\J
substraattiputken 1 pituudelle. Suuttimista 7 voidaan syöttää kammioon 2 vä-g liainetta, erityisesti kaasua. Väliaine, erityisesti kaasu, on sovitettavissa kulkemaan ^ 35 ainakin yhden lämmönsiirtoelimen 10 kautta ennen tuloaan suuttimelle 7. Kammi oon syötettävä väliaine, erityisesti kaasu, lämmittää tai jäähdyttää substraattiput-kea 1 halutun lämpötilan saavuttamiseksi. Lämmönsiirtoelin voi olla esimerkiksi 8 vortex-putki, jolla voidaan jäähdyttää väliainetta. Toisaalta lämmönsiirtoelin voi olla väline, jolla voidaan lämmittää väliainetta. Kammioon 2 on sijoitettu ainakin yksi pyrometri mittaamaan substraattiputken 1 lämpötilaa eri kohdista ja lisäksi induk-tiouunissa 6 on pyrometri, joka mittaa substraattiputken lämpötilaa uunin sisällä. 5 Näin lämpötilaprofiili substraattiputken pituudella on tiedossa.
Normaalissa lasimateriaalin kasvatusprosessissa on tärkeää pitää substraattiputken 1 lämpötila vakiona siten, että uunin 6 sisällä olevan putken 1 osuuden lämpötilan ja uunin etupuolella olevan putken osuuden lämpötilan välinen ero on vakio. Tällöin suuttimista syötetään halutun lämpöistä kaasua putken akselin suunnassa 10 eri kohdista, jotta lämpötilaeroja ei pääse syntymään putken pituuden matkalla. Eräässä edullisessa sovelluksessa suuttimista 7 syötetty kaasu on inerttiä kaasua siten, että kammion yläosasta poistuva inertti kaasu kiertää takaisin lämmönsiir-toelimelle ja palaa suuttimien kautta oikean lämpöisenä kammioon. Näin saadaan prosessi kokonaisuudessaan inerttiin ympäristöön varsin edullisella kustannuksel-15 la.
Kun CVD uuni toimii inertissä ympäristössä, voidaan sitä ajaa prosessin kammion sisällä varsin suurella nopeudella (1-10 m/min) ilman että uunin kuumiin osiin tunkeutuu ilmaa ja aiheuttaa osien palamista. Näin ollen keksinnön mukaisella järjestelyllä voidaan palauttaa uuni seostuskerroksen jälkeen alkuasemaan suurella 20 nopeudella ja siten lyhentää ns. rampin pituutta kuituaihion alkupäässä. Ramppi on se osa kuituaihiosta, jonka matkalla aihion taitekerroinprofiili ei ole halutun kaltainen ja joka ei kelpaa vedettäväksi kuiduksi. Nopea uunin palautusliike on tärkeä ramppien lyhentämisessä.
25 Eräässä sovelluksessa on tarpeen saattaa koko substraattiputki tasaiseen matalahkoon, 300 - 400 asteen lämpötilaan. Tässä sovelluksessa voidaan nopealiik-c\j keistä uunia käyttää substraattiputken eri kohtien lämmittämiseen sen mukaisesti oj kun lämpötilojen mittaustiedon perusteella on tarpeellista. Ammattimiehelle on sel- g vää, että tämä voidaan tämä voidaan tehdä ohjelmallisesti liikuttamalla sopivasti oo 30 kuumennettua uunia eri kohtiin substraattiputkea eri nopeuksilla ja pitämään sitä x paikallaan halutun ajan. Kun putken lämpötila on lähellä haluttua, voidaan lämpö-
CC
tilaa ylläpitää ja hienosäätää ohjaamalla kaasuvirtausten lämpötiloja ja tilavuusvir- ™ toja. Näin substraattiputki voidaan pitää pitkän aikaa tarkasti oikeassa lämpötilas- g sa sovelluksen tarpeiden mukaisesti, o O 35 c\j
Alan ammattihenkilölle on selvää, että keksintö ei ole rajoitettu edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puit- 9 teissä. Selityksessä mahdollisesti yhdessä muiden tunnusmerkkien kanssa esitettyjä tunnusmerkkejä voidaan tarvittaessa käyttää myös toisistaan erillisinä.
C\J
δ c\j i O) o oo cm
X
cc
CL
C\l δ
CD
O
O
CM
Claims (10)
1. Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi, joka käsittää välineet raaka-aineiden 5 johtamiseksi reaktorina toimivan substraattiputken (1) sisään, sekä liikutettavan lämmönlähteen substraattiputken (1) kuumentamiseksi ulkopuolelta, tunnettu siitä, että reaktorina toimiva substraattiputki (1) on järjestetty olennaisesti suljettavissa olevaan kammioon (2), ja että laitteisto käsittää välineet (7, 13, 14, 15) kammion (2) lämpötilaan vaikuttamiseksi väliaineen avulla, ainakin substraattiputken 10 (1) tai sen osan läheisyydessä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet (7, 13, 14, 15) kammion lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät ainakin yhden suutti-men (7), jolla syötetään väliainetta kammioon (2). 15
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet (7, 13, 14, 15) on sovitettavissa hallitsemaan lämpötilaa kammiossa (2) olennaisesti koko substraattiputken (1) pituudelta tai sen pituuden osalta.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet (7, 13, 14, 15) on sovitettu hallitsemaan lämpötilaa lämmittä- vän/jäähdyttävän väliaineen avulla.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 25 välineet (7, 13, 14, 15) on sovitettu hallitsemaan lämpötilaa lämmittä- vän/jäähdyttävän väliaineen avulla, joka on inertti kaasu, kuten typpi, argon tai ^ muu tarkoitukseen soveltuva kaasu, o CVJ
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että £3 30 laitteisto käsittää ainakin yhden lämmönsiirtoelimen (10), jonka kautta väliaine on x kierrätettävissä. cc CL CVJ
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että g laitteisto käsittää ainakin yhden väliaineenkulkutien (11, 12, 13) väliaineen kierrät- ° 35 tämiseksi pois kammiosta lämmönsiirtoelimelle (10) ja uudelleen kammioon.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että välineet (7, 13, 14, 15) kammion lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät sarjan suuttimia (7), joilla syötetään väliainetta kammioon (2).
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 5 välineet (7, 13, 14, 15) kammion lämpötilaan vaikuttamiseksi käsittävät sarjan suuttimia (7), jotka on järjestetty kammioon substraattiputken (1) pituudelle jaetus-ti.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 10 liikutettavana lämmönlähteenä on kammioon (2) järjestetty induktiouuni (6). C\J δ CM O) o oo CM X cc CL CM δ CD O O CM
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20095142A FI123122B (fi) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi |
| EP10151917.1A EP2218692B1 (en) | 2009-02-16 | 2010-01-28 | Apparatus for manufacturing glass material |
| CN201010128220A CN101830635A (zh) | 2009-02-16 | 2010-02-11 | 用于制造玻璃材料的装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20095142 | 2009-02-16 | ||
| FI20095142A FI123122B (fi) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20095142A0 FI20095142A0 (fi) | 2009-02-16 |
| FI20095142A FI20095142A (fi) | 2010-08-17 |
| FI123122B true FI123122B (fi) | 2012-11-15 |
Family
ID=40404643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20095142A FI123122B (fi) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2218692B1 (fi) |
| CN (1) | CN101830635A (fi) |
| FI (1) | FI123122B (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109231812A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-01-18 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种掺稀土光纤预制棒的制备方法与装置 |
| RU2712998C1 (ru) * | 2019-05-24 | 2020-02-03 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Устройство для удаления порошкообразных отходов при изготовлении световодов |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852934B2 (ja) * | 1977-04-25 | 1983-11-26 | 古河電気工業株式会社 | 光伝送繊維用予成形体の製造方法 |
| JPS5747736A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-18 | Fujitsu Ltd | Manufacture of base material for optical fiber |
| DE3568570D1 (en) * | 1984-07-03 | 1989-04-13 | Stiftelsen Inst Mikrovags | Method and apparatus for heating thick-walled glass tubes |
| FR2569180B1 (fr) * | 1984-08-14 | 1992-06-19 | Fibres Optiques Ind | Procede de preparation de silice synthetique, notamment pour la fabrication de fibres optiques, silice synthetique et fibres optiques obtenues |
| JPS61295248A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ母材の製造装置 |
| AU620026B2 (en) | 1987-02-27 | 1992-02-13 | Genencor International, Inc. | Molecular cloning and expression of genes encoding proteolytic enzymes |
| FR2691144B1 (fr) * | 1992-05-13 | 1994-10-14 | Alcatel Nv | Procédé d'élaboration d'une préforme pour fibre optique. |
| FI116469B (fi) | 1998-10-05 | 2005-11-30 | Liekki Oy | Liekkiruiskutusmenetelmä ja -laitteisto monikomponenttilasin valmistamiseksi |
| JP2003238191A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス体の加熱加工装置及びそれを用いた製造方法 |
| US6769275B2 (en) * | 2002-03-15 | 2004-08-03 | Fibercore, Inc. | Method for making optical fiber preform using simultaneous inside and outside deposition |
| JP2004051464A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス母材の製造方法および製造装置 |
| KR100511936B1 (ko) * | 2003-01-15 | 2005-09-02 | 엘에스전선 주식회사 | 수정화학기상증착용 광섬유 모재 제조장치 |
| CN1200894C (zh) * | 2003-01-28 | 2005-05-11 | 烽火通信科技股份有限公司 | 光纤预制棒感应加热成棒机床 |
| JP4022769B2 (ja) * | 2003-11-20 | 2007-12-19 | 住友電気工業株式会社 | ガラスパイプ加工方法 |
| FI117243B (fi) | 2004-06-24 | 2006-08-15 | Beneq Oy | Menetelmä materiaalin seostamiseksi ja seostettu materiaali |
-
2009
- 2009-02-16 FI FI20095142A patent/FI123122B/fi active IP Right Grant
-
2010
- 2010-01-28 EP EP10151917.1A patent/EP2218692B1/en active Active
- 2010-02-11 CN CN201010128220A patent/CN101830635A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2218692A3 (en) | 2014-09-10 |
| EP2218692B1 (en) | 2016-09-14 |
| FI20095142A0 (fi) | 2009-02-16 |
| CN101830635A (zh) | 2010-09-15 |
| FI20095142A (fi) | 2010-08-17 |
| EP2218692A2 (en) | 2010-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1201942A (en) | Method of forming an optical waveguide fiber | |
| CA1130547A (en) | Fabrication of optical fibers utilizing thermophoretic deposition of glass precursor particulates | |
| US4235616A (en) | Optical waveguide manufacturing process and article | |
| CN105492399A (zh) | 制造镱掺杂的光学纤维的方法 | |
| JP2020114801A (ja) | 改良された粒子蒸着システムと方法 | |
| JP4375902B2 (ja) | 光ファイバープレフォームの製造方法 | |
| FI123122B (fi) | Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi | |
| CN101987779B (zh) | 制造光纤的初级预制棒的方法和装置 | |
| CN101987778B (zh) | 一种制造用于光纤的初级预制棒的方法 | |
| CN108147653A (zh) | 光纤预制棒的制造设备、制造方法及其制造*** | |
| US4242118A (en) | Optical fiber manufacture | |
| US7734135B2 (en) | Method and device for manufacturing optical preforms, as well as the optical fibres obtained therewith | |
| EP2070885B1 (en) | Method of fabricating optical fiber using an isothermal, low pressure plasma depostion technique | |
| KR20000052506A (ko) | 무연소 가수분해에 의한 광섬유 예비성형품 형성 방법 및장치 | |
| Graham et al. | Experimental study of the outside vapor deposition process | |
| US20110067451A1 (en) | Method of Fabricating Optical Fiber Using An Isothermal, Low Pressure Plasma Deposition Technique | |
| CN108147655A (zh) | 光纤预制棒的制造设备及其制造方法 | |
| WO2002088039A1 (en) | Hybrid manufacturing process for optical fibers | |
| EP2158169B1 (en) | Method for continuous or batch optical fiber preform and optical fiber production | |
| CN100503495C (zh) | 多孔玻璃预制品的生产方法 | |
| US4310340A (en) | Method and apparatus for making optical fiber waveguides | |
| JPS5826045A (ja) | 光フアイバの製造方法および装置 | |
| CN109608031B (zh) | 一种pcvd工艺制备光纤预制棒的方法 | |
| CN108147654A (zh) | 光纤预制棒的制造设备及其制造方法 | |
| US10604440B2 (en) | Method for the defined separation of a glass layer on an inner wall of a preform and preform and communication system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123122 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |