JP3387137B2 - ガラス母材の火炎研磨方法 - Google Patents
ガラス母材の火炎研磨方法Info
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- 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]
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- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
- C03B29/02—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a discontinuous way
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- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガラス母材表面の火炎研
磨方法に関するものであり、特に母材重量の重いガラス
母材を鉛直方向に保持して火炎研磨する際の非有効部の
ガラス部分の火炎研磨方法及び多孔質母材焼結工程の熱
処理で透明化できなかった未焼結部分を透明ガラス化す
る方法に関するものである。
磨方法に関するものであり、特に母材重量の重いガラス
母材を鉛直方向に保持して火炎研磨する際の非有効部の
ガラス部分の火炎研磨方法及び多孔質母材焼結工程の熱
処理で透明化できなかった未焼結部分を透明ガラス化す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高純度石英ガラス母材（以下、ガ
ラス母材と略称する）を作成する方法としてＶＡＤ（Va
por Phase Axial Deposition：気相軸付け）法，ＯＶＤ
（Outside Vapor Deposition：外付け）法等が知られて
いる。この方法は、回転する石英ロッド又は出発棒の外
周にＳｉＣｌ4 を原料として酸水素火炎との加水分解反
応とにより生成した石英（ＳｉＯ2 ）ガラス微粒子を堆
積させ、軸方向に多孔質母材を形成した後、該多孔質母
材を透明ガラス化させ、光ファイバプリフォームとする
ものである。得られた透明ガラス体であるガラス母材表
面に数μｍ程度の凹凸が存在するため、酸水素バーナに
てガラス母材表面を火炎研磨し、平滑な表面を得た後、
線引、紡糸されていた。この火炎研磨の際の旋盤は横型
であり、ガラス母材の両端に支持棒を取り付け、該支持
棒をチャックにより旋盤に固定して酸水素バーナを移動
させながら火炎研磨する方法が主流であった。
ラス母材と略称する）を作成する方法としてＶＡＤ（Va
por Phase Axial Deposition：気相軸付け）法，ＯＶＤ
（Outside Vapor Deposition：外付け）法等が知られて
いる。この方法は、回転する石英ロッド又は出発棒の外
周にＳｉＣｌ4 を原料として酸水素火炎との加水分解反
応とにより生成した石英（ＳｉＯ2 ）ガラス微粒子を堆
積させ、軸方向に多孔質母材を形成した後、該多孔質母
材を透明ガラス化させ、光ファイバプリフォームとする
ものである。得られた透明ガラス体であるガラス母材表
面に数μｍ程度の凹凸が存在するため、酸水素バーナに
てガラス母材表面を火炎研磨し、平滑な表面を得た後、
線引、紡糸されていた。この火炎研磨の際の旋盤は横型
であり、ガラス母材の両端に支持棒を取り付け、該支持
棒をチャックにより旋盤に固定して酸水素バーナを移動
させながら火炎研磨する方法が主流であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、光ファイバの低
コスト化の観点から、母材を太径あるいは長尺にする大
型化が進んでいる。従来この種の横型旋盤では母材重量
が重くなるにつれ支持棒のみの支持では支持棒の負担が
大きくなり破断する危険性があり、これに対しガラス母
材を鉛直に保持する方法が提案されている（特開平３−
２２８８４４号公報）。一方、母材重量の増加により母
材の有効利用率を高めるため、透明ガラス化の熱処理工
程（焼結）において、母材の非有効部分まで透明ガラス
化しようとこの部分に十分熱を加えると、母材の自重で
支持棒が伸び落下するという問題が生じた。即ち、焼結
工程で非有効部分を完全に透明化することができず、ガ
ラス母材の先端及び支持棒には未焼結スス（ガラス微粒
子）が残っていた。この未焼結部は線引工程で炉内を浮
遊しガラス母材に付着して、紡糸されたファイバの強度
低下を引き起こすため、透明ガラス化する必要があっ
た。ところが、火炎研磨工程で支持棒に付着した未焼結
ススを透明ガラス化しようと十分に熱をかけると、母材
自重が重いため支持棒が引き延びてしまい、良好な火炎
研磨母材を得ることができなかった。この引き伸びを防
ぐために下端支持棒を支えることを検討したが、母材に
触れ回りが生じるため母材先端の回転中心は必ずしもチ
ャックの中心とは一致せず、逆に無理に把持しようとす
ると支持棒が折れるという危険があった。
コスト化の観点から、母材を太径あるいは長尺にする大
型化が進んでいる。従来この種の横型旋盤では母材重量
が重くなるにつれ支持棒のみの支持では支持棒の負担が
大きくなり破断する危険性があり、これに対しガラス母
材を鉛直に保持する方法が提案されている（特開平３−
２２８８４４号公報）。一方、母材重量の増加により母
材の有効利用率を高めるため、透明ガラス化の熱処理工
程（焼結）において、母材の非有効部分まで透明ガラス
化しようとこの部分に十分熱を加えると、母材の自重で
支持棒が伸び落下するという問題が生じた。即ち、焼結
工程で非有効部分を完全に透明化することができず、ガ
ラス母材の先端及び支持棒には未焼結スス（ガラス微粒
子）が残っていた。この未焼結部は線引工程で炉内を浮
遊しガラス母材に付着して、紡糸されたファイバの強度
低下を引き起こすため、透明ガラス化する必要があっ
た。ところが、火炎研磨工程で支持棒に付着した未焼結
ススを透明ガラス化しようと十分に熱をかけると、母材
自重が重いため支持棒が引き延びてしまい、良好な火炎
研磨母材を得ることができなかった。この引き伸びを防
ぐために下端支持棒を支えることを検討したが、母材に
触れ回りが生じるため母材先端の回転中心は必ずしもチ
ャックの中心とは一致せず、逆に無理に把持しようとす
ると支持棒が折れるという危険があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する手段として、回転するガラス母材表面を該ガラス母
材と相対的に鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨
する方法において、上記ガラス母材の外径に合わせて、
該母材外径より細い部分では移動速度を速くし、母材先
端及び支持棒に付着している未焼結ススは移動速度１０
〜１００ｍ／分の範囲として透明化することを特徴とす
るガラス母材の火炎研磨方法を提供する。 さらに本発明
は、回転するガラス母材表面を該ガラス母材と相対的に
鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法にお
いて、移動速度及び酸水素炎の酸水素流量を同時に変化
させ、上記ガラス母材の外径に合わせて、該母材外径よ
り細い部分では移動速度を速くし、母材先端及び支持棒
に付着している未焼結ススは移動速度１０〜１００ｍ／
分の範囲として透明化することを特徴とするガラス母材
の火炎研磨方法を提供する。さらにまた本発明は、回転
するガラス母材表面を該ガラス母材と相対的に鉛直方向
に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法において、火
炎研磨用酸水素バーナがガラス母材中心軸に垂直な平面
にガラス母材表面に向けて火炎が噴出するよう配置した
複数本の酸水素バーナからなる第１のバーナ群と、ガラ
ス母材中心軸に垂直な平面に配置させた複数本の酸水素
バーナからなる第２のバーナ群とを用い、第１のバーナ
群及び第２のバーナ群を連動して、又は両者を独立に移
動させて火炎研磨処理することを特徴とするガラス母材
の火炎研磨方法を提供する。本発明の特に好ましい実施
態様として、回転するガラス母材表面を該ガラス母材と
相対的に移動する酸水素火炎にて火炎研磨する方法にお
いて、該ガラス母材を鉛直方向に保持し、該保持はガラ
ス母材の上端に予め接続してある支持棒のみをピンを介
してその下端が嵌合構造をなす主棒に接続支持するもの
であることが挙げられる。
する手段として、回転するガラス母材表面を該ガラス母
材と相対的に鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨
する方法において、上記ガラス母材の外径に合わせて、
該母材外径より細い部分では移動速度を速くし、母材先
端及び支持棒に付着している未焼結ススは移動速度１０
〜１００ｍ／分の範囲として透明化することを特徴とす
るガラス母材の火炎研磨方法を提供する。 さらに本発明
は、回転するガラス母材表面を該ガラス母材と相対的に
鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法にお
いて、移動速度及び酸水素炎の酸水素流量を同時に変化
させ、上記ガラス母材の外径に合わせて、該母材外径よ
り細い部分では移動速度を速くし、母材先端及び支持棒
に付着している未焼結ススは移動速度１０〜１００ｍ／
分の範囲として透明化することを特徴とするガラス母材
の火炎研磨方法を提供する。さらにまた本発明は、回転
するガラス母材表面を該ガラス母材と相対的に鉛直方向
に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法において、火
炎研磨用酸水素バーナがガラス母材中心軸に垂直な平面
にガラス母材表面に向けて火炎が噴出するよう配置した
複数本の酸水素バーナからなる第１のバーナ群と、ガラ
ス母材中心軸に垂直な平面に配置させた複数本の酸水素
バーナからなる第２のバーナ群とを用い、第１のバーナ
群及び第２のバーナ群を連動して、又は両者を独立に移
動させて火炎研磨処理することを特徴とするガラス母材
の火炎研磨方法を提供する。本発明の特に好ましい実施
態様として、回転するガラス母材表面を該ガラス母材と
相対的に移動する酸水素火炎にて火炎研磨する方法にお
いて、該ガラス母材を鉛直方向に保持し、該保持はガラ
ス母材の上端に予め接続してある支持棒のみをピンを介
してその下端が嵌合構造をなす主棒に接続支持するもの
であることが挙げられる。
【０００５】
【作用】本発明においては、鉛直方向に火炎研磨し、こ
の際の酸水素火炎の移動速度および／または酸水素流量
を変化させる点に特徴があり、具体的には、ガラス母材
の外径に合わせて該母材外径より細い部分では速度が速
くなるように移動速度を調整又は制御する、ガラス母材
の外径に合わせて該母材外径より細い部分では酸水素流
量が少なくなるように酸水素流量を調整又は制御する、
さらにはこの両方を併用する。本発明によれば、大型ガ
ラス母材を鉛直方向で支持するので、母材の自重による
支持棒の破断の危険性を避けることができる。更に、支
持棒はピンを介して嵌合接続され、上端のみで支持され
るので、支持棒に曲げ応力は加わらず、この点からも破
断の危険性が回避される。また、嵌合部はその上方を回
転するチャックで支持されている。この理由は、大型母
材を火炎研磨する際に、相当量の酸水素量が必要であ
り、かつ上昇流により高温の熱流が上方のチャックにか
かるため、その温度は１００℃を越える。そのため、チ
ャックの熱対策か必要となり、母材とチャックの距離を
離すことでチャックの温度上昇を抑えることか可能とな
る。従来、支持棒をチャックに直接固定する方法では、
該支持棒を１ｍ以上とする必要があり、母材の運搬、設
備の大型化等の弊害をもたらす。ピンを介して、接続す
る構造としておけば、母材先端に付ける支持棒の長さを
短くでき、運搬作業が容易になると共に、母材とチャッ
クの距離も十分にとれるので有効となる。
の際の酸水素火炎の移動速度および／または酸水素流量
を変化させる点に特徴があり、具体的には、ガラス母材
の外径に合わせて該母材外径より細い部分では速度が速
くなるように移動速度を調整又は制御する、ガラス母材
の外径に合わせて該母材外径より細い部分では酸水素流
量が少なくなるように酸水素流量を調整又は制御する、
さらにはこの両方を併用する。本発明によれば、大型ガ
ラス母材を鉛直方向で支持するので、母材の自重による
支持棒の破断の危険性を避けることができる。更に、支
持棒はピンを介して嵌合接続され、上端のみで支持され
るので、支持棒に曲げ応力は加わらず、この点からも破
断の危険性が回避される。また、嵌合部はその上方を回
転するチャックで支持されている。この理由は、大型母
材を火炎研磨する際に、相当量の酸水素量が必要であ
り、かつ上昇流により高温の熱流が上方のチャックにか
かるため、その温度は１００℃を越える。そのため、チ
ャックの熱対策か必要となり、母材とチャックの距離を
離すことでチャックの温度上昇を抑えることか可能とな
る。従来、支持棒をチャックに直接固定する方法では、
該支持棒を１ｍ以上とする必要があり、母材の運搬、設
備の大型化等の弊害をもたらす。ピンを介して、接続す
る構造としておけば、母材先端に付ける支持棒の長さを
短くでき、運搬作業が容易になると共に、母材とチャッ
クの距離も十分にとれるので有効となる。
【０００６】母材非有効部はテーパ状となっており、有
効部よりその直径は細い。非有効部の火炎研磨を有効部
（外径定常部）と同じ酸水素流で行うと、母材表面温度
が上昇し、表面のＳｉＯ2 ガラス気化量が多くなり、こ
れが母材表面に再付着し、白色粉末として残るという問
題が生じる。テーパ形状をなす非有効部では酸水素火炎
流がこのテーパに沿って流れるため、特にＳｉＯ2 白色
粉末が残りやすかった。本発明は、この非有効部での酸
水素火炎流量を調整し、定常部とほぼ同じガラス表面温
度にすることにより、白色粉末の付着を抑制することが
できる。非有効部を火炎研磨する再の酸水素流量は、有
効部定常流量の４０％以上であり、特に好ましくは６０
〜８０％である。４０％未満の低流量にしたバーナには
十分な火炎研磨を行うことができず、平滑表面が得られ
ない。
効部よりその直径は細い。非有効部の火炎研磨を有効部
（外径定常部）と同じ酸水素流で行うと、母材表面温度
が上昇し、表面のＳｉＯ2 ガラス気化量が多くなり、こ
れが母材表面に再付着し、白色粉末として残るという問
題が生じる。テーパ形状をなす非有効部では酸水素火炎
流がこのテーパに沿って流れるため、特にＳｉＯ2 白色
粉末が残りやすかった。本発明は、この非有効部での酸
水素火炎流量を調整し、定常部とほぼ同じガラス表面温
度にすることにより、白色粉末の付着を抑制することが
できる。非有効部を火炎研磨する再の酸水素流量は、有
効部定常流量の４０％以上であり、特に好ましくは６０
〜８０％である。４０％未満の低流量にしたバーナには
十分な火炎研磨を行うことができず、平滑表面が得られ
ない。
【０００７】一方、ガラス母材先端及び支持棒に付着し
ている未焼結ススは、酸水素バーナもしくは母材の移動
速度を速くすることで表面近傍温度を上昇させ、支持棒
の中心まで熱がかかるのを抑制でき、支持棒を引き伸び
させることなく、未焼結ススを透明ガラス化することが
できる。移動速度の範囲は、１０mm／分から１００mm／
分間であり、特に好ましくは１０mm／分から５０mm／分
の速度範囲である。移動速度が１００mm／分を越えると
酸水素バーナによる熱がごく表面にした伝わらず、未焼
結ススの透明化が十分出来なくなるとともに、表面熱歪
によるクラックが生じやすくなるので、必要以上の高速
化は好ましくない。
ている未焼結ススは、酸水素バーナもしくは母材の移動
速度を速くすることで表面近傍温度を上昇させ、支持棒
の中心まで熱がかかるのを抑制でき、支持棒を引き伸び
させることなく、未焼結ススを透明ガラス化することが
できる。移動速度の範囲は、１０mm／分から１００mm／
分間であり、特に好ましくは１０mm／分から５０mm／分
の速度範囲である。移動速度が１００mm／分を越えると
酸水素バーナによる熱がごく表面にした伝わらず、未焼
結ススの透明化が十分出来なくなるとともに、表面熱歪
によるクラックが生じやすくなるので、必要以上の高速
化は好ましくない。
【０００８】
直径３０mmφの石英ロッド上に、ＶＡＤ法によりＳｉＣ
ｌ4 を加水分解反応させ、厚さ２５０mm、長さ１０００
mmの純石英ガラス微粒子を堆積させた。次に、該多孔質
母材を１６００℃に昇温させた真空炉にて加熱、透明ガ
ラス化し、直径１２０mm、長さ９００mmの光ファイバ用
ガラス母材（プリフォーム）を得た。該母材重量は３０
kgであった。該ガラス母材の上端に予め接続されている
直径４０mm、長さ５００mmの支持棒は、図１に示す形態
にてピンを介して、上下方向に移動可能な回転チャック
に固定されている嵌合を有する主棒に接続し、該ガラス
母材を鉛直方向に固定した。このとき、酸水素バーナは
固定した。酸水素バーナの配置は、円周方向に１２本配
置させ、かつその下方８０mmの位置に６本の酸水素バー
ナを補助加熱用バーナとして配列する構成とした。火炎
研磨用の１２本のバーナには、水素３００リットル／
分、酸素１００リットル／分を供給し、かつ補助加熱用
の６本のバーナには，水素１００リットル／分、酸素５
０エットル／分を供給し、ガラス母材下部（ａ部）を火
炎研磨用酸水素バーナの始点とし、１０mm／分の移動速
度にて母材を下方へ移動させた。火炎研磨用酸水素バー
ナが母材定常下端部（ｂ部）の位置にきたとき、水素を
３００リットル／分から４００リットル／分に、酸素を
１００リットル／分から１６０リットル／分に上げ、１
０mm／分の移動速度で、定常終点（ｃ部）まで母材表面
を火炎研磨処理した。加熱用補助バーナの主目的は、母
材を高温で火炎研磨したときに、ガラスが気化して母材
表面に付着したＳｉＯ2 と白色粉末を除去することにあ
る。（ｃ部）で、再び酸水素流量を水素３００リットル
／分、酸素１００リットル／分に戻した。非有効部上端
（ｄ部）までの火炎研磨処理は移動速度と酸水素流量を
同時に制御しつつ、以下の条件にて火炎研磨を行った。
火炎研磨用バーナが（ｄ部）に達する位置まで、火炎研
磨用酸水素バーナの水素，酸素流量は、各々１００リッ
トル／分（水素）、５０リットル／分（酸素）に徐々に
減量し、移動速度を１０mm／分から２０mm／分に徐々に
速くした。火炎研磨用バーナが（ｄ部）に到達し、（ｅ
部）までの支持棒に付着している未焼結ススを透明ガラ
ス化する際には、酸水素バーナの流量はそのままで、移
動速度を２０mm／分から４０mm／分に上げて、ガラス化
処理した。上記の酸水素流量の原料及び移動速度の高速
化は、支持棒が加熱されて引き伸びるのを未然に防止す
る効果がある。以上、火炎研磨用バーナが未焼結ススの
先端（ｅ部）に達した時点で酸水素を失火し、火炎研磨
処理を終了させた。火炎研磨後のガラス母材の凹凸を調
べたところ、０．５μｍと十分平滑化されていることを
確認できた。得られた光ファイバ用プリフォーム母材を
直径１２５μｍの光ファイバに紡糸したところ、該光フ
ァイバの破断強度は全長に渡って７kgという良好な強度
を有していた。
ｌ4 を加水分解反応させ、厚さ２５０mm、長さ１０００
mmの純石英ガラス微粒子を堆積させた。次に、該多孔質
母材を１６００℃に昇温させた真空炉にて加熱、透明ガ
ラス化し、直径１２０mm、長さ９００mmの光ファイバ用
ガラス母材（プリフォーム）を得た。該母材重量は３０
kgであった。該ガラス母材の上端に予め接続されている
直径４０mm、長さ５００mmの支持棒は、図１に示す形態
にてピンを介して、上下方向に移動可能な回転チャック
に固定されている嵌合を有する主棒に接続し、該ガラス
母材を鉛直方向に固定した。このとき、酸水素バーナは
固定した。酸水素バーナの配置は、円周方向に１２本配
置させ、かつその下方８０mmの位置に６本の酸水素バー
ナを補助加熱用バーナとして配列する構成とした。火炎
研磨用の１２本のバーナには、水素３００リットル／
分、酸素１００リットル／分を供給し、かつ補助加熱用
の６本のバーナには，水素１００リットル／分、酸素５
０エットル／分を供給し、ガラス母材下部（ａ部）を火
炎研磨用酸水素バーナの始点とし、１０mm／分の移動速
度にて母材を下方へ移動させた。火炎研磨用酸水素バー
ナが母材定常下端部（ｂ部）の位置にきたとき、水素を
３００リットル／分から４００リットル／分に、酸素を
１００リットル／分から１６０リットル／分に上げ、１
０mm／分の移動速度で、定常終点（ｃ部）まで母材表面
を火炎研磨処理した。加熱用補助バーナの主目的は、母
材を高温で火炎研磨したときに、ガラスが気化して母材
表面に付着したＳｉＯ2 と白色粉末を除去することにあ
る。（ｃ部）で、再び酸水素流量を水素３００リットル
／分、酸素１００リットル／分に戻した。非有効部上端
（ｄ部）までの火炎研磨処理は移動速度と酸水素流量を
同時に制御しつつ、以下の条件にて火炎研磨を行った。
火炎研磨用バーナが（ｄ部）に達する位置まで、火炎研
磨用酸水素バーナの水素，酸素流量は、各々１００リッ
トル／分（水素）、５０リットル／分（酸素）に徐々に
減量し、移動速度を１０mm／分から２０mm／分に徐々に
速くした。火炎研磨用バーナが（ｄ部）に到達し、（ｅ
部）までの支持棒に付着している未焼結ススを透明ガラ
ス化する際には、酸水素バーナの流量はそのままで、移
動速度を２０mm／分から４０mm／分に上げて、ガラス化
処理した。上記の酸水素流量の原料及び移動速度の高速
化は、支持棒が加熱されて引き伸びるのを未然に防止す
る効果がある。以上、火炎研磨用バーナが未焼結ススの
先端（ｅ部）に達した時点で酸水素を失火し、火炎研磨
処理を終了させた。火炎研磨後のガラス母材の凹凸を調
べたところ、０．５μｍと十分平滑化されていることを
確認できた。得られた光ファイバ用プリフォーム母材を
直径１２５μｍの光ファイバに紡糸したところ、該光フ
ァイバの破断強度は全長に渡って７kgという良好な強度
を有していた。
【０００９】〔比較例１〕
実施例１と同様の方法でＶＡＤ法により作成した長さ９
００mm、直径１２０mmφのガラス母材について、実施例
１と同様にピンを介して支持棒を主棒に接続し、ガラス
母材を鉛直方向に固定した。酸水素バーナの配置は実施
例１と同じ配置とし、流量条件として、火炎研磨用酸水
素バーナ１２本には水素４００リットル／分、酸素１６
０リットル／分を供給し、また補助加熱用酸水素バーナ
６本には水素１００リットル／分、酸素５０リットル／
分を供給し、ガラス母材下部（ａ部）からガラス母材上
部（ｄ部）まで１０mm／分の移動速度でチャックを回転
させつつ、下方にトラバースさせた。火炎研磨用酸水素
バーナが（ｄ部）に到達した時点で、水素を４００リッ
トル／分から１００リットル／分に、酸素を１６０リッ
トル／分から５０リットル／分に減量し、移動速度は１
０mm／分のままで、未焼結スス部（ｄ部）〜（ｅ部）ま
でトラバースさせたところ、未焼結ススはガラス化でき
たが、支持棒の（ｄ部）付近で引き伸びが生じ、４０mm
の太さだったものが２０mmまで減径した。更にガラス母
材表面を観察したところ、（ａ部）〜（ｂ部）の光ファ
イバ非有効部表面にガラス表面の蒸発物が堆積した白色
粉末が付着していた。
００mm、直径１２０mmφのガラス母材について、実施例
１と同様にピンを介して支持棒を主棒に接続し、ガラス
母材を鉛直方向に固定した。酸水素バーナの配置は実施
例１と同じ配置とし、流量条件として、火炎研磨用酸水
素バーナ１２本には水素４００リットル／分、酸素１６
０リットル／分を供給し、また補助加熱用酸水素バーナ
６本には水素１００リットル／分、酸素５０リットル／
分を供給し、ガラス母材下部（ａ部）からガラス母材上
部（ｄ部）まで１０mm／分の移動速度でチャックを回転
させつつ、下方にトラバースさせた。火炎研磨用酸水素
バーナが（ｄ部）に到達した時点で、水素を４００リッ
トル／分から１００リットル／分に、酸素を１６０リッ
トル／分から５０リットル／分に減量し、移動速度は１
０mm／分のままで、未焼結スス部（ｄ部）〜（ｅ部）ま
でトラバースさせたところ、未焼結ススはガラス化でき
たが、支持棒の（ｄ部）付近で引き伸びが生じ、４０mm
の太さだったものが２０mmまで減径した。更にガラス母
材表面を観察したところ、（ａ部）〜（ｂ部）の光ファ
イバ非有効部表面にガラス表面の蒸発物が堆積した白色
粉末が付着していた。
【００１０】〔比較例２〕
実施例１と同様の方法でＶＡＤ法により作成した長さ９
００mm、直径１２０mmのガラス母材について、支持棒を
直接、回転チャックに取り付けた。ガラス母材とチャッ
クまでの距離は５００mmである。実施例１と同様の酸水
素バーナの配置及び酸水素流量で、火炎研磨用酸水素バ
ーナが（ｃ部）の位置に到達したときのチャック部の温
度測定をした。結果を表１に示す。チャック部が酸水素
バーナに接近したことで、チャック部の温度が上昇し、
ギア部の潤滑材として充填されているグリースが噴出し
てしまった。
００mm、直径１２０mmのガラス母材について、支持棒を
直接、回転チャックに取り付けた。ガラス母材とチャッ
クまでの距離は５００mmである。実施例１と同様の酸水
素バーナの配置及び酸水素流量で、火炎研磨用酸水素バ
ーナが（ｃ部）の位置に到達したときのチャック部の温
度測定をした。結果を表１に示す。チャック部が酸水素
バーナに接近したことで、チャック部の温度が上昇し、
ギア部の潤滑材として充填されているグリースが噴出し
てしまった。
【００１１】
【表１】
【００１２】以上、本発明の実施例としてガラス母材の
合成をＶＡＤ法によった例を示したが、本発明はＯＶＤ
法等で合成した母材にも同様に適用できる。また、出発
ロッドの石英ガラスはコアはあるいはコア／クラッド複
合体でもよく、パイプを使用して外付けした母材に応用
することもできる。本発明では、酸水素炎での火炎研磨
方法を示したが、水素、酸素に限らず、可燃性ガス、助
燃性ガスを使用する火炎研磨法でも、本発明の効果が損
なわれるものではない。
合成をＶＡＤ法によった例を示したが、本発明はＯＶＤ
法等で合成した母材にも同様に適用できる。また、出発
ロッドの石英ガラスはコアはあるいはコア／クラッド複
合体でもよく、パイプを使用して外付けした母材に応用
することもできる。本発明では、酸水素炎での火炎研磨
方法を示したが、水素、酸素に限らず、可燃性ガス、助
燃性ガスを使用する火炎研磨法でも、本発明の効果が損
なわれるものではない。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は大型重量
ガラス母材の火炎研磨が、該母材上端支持棒をピンを介
して回転するチャックに固定された主棒（ガラス棒）と
接続した状態で処理されるので、支持棒の破断の危険性
がなくなり、該大型母材表面を効率的に火炎研磨して、
平滑な表面を得ることができる。また、母材非有効部部
（テーパ部）での酸水素流量を調整することにより、表
面温度を一定に保ちつつ火炎研磨できるので、ガラス
（ＳｉＯ2 ）蒸発量をほぼ一定に保つことができ、母材
表面に付着するＳｉＯ2 白色粉末量を抑制することがで
きる。また、未焼結ススの透明化に再しては、酸水素バ
ーナーもしくは母材の移動速度を速くすることにより、
支持棒内部まで熱がかかるのを抑制できるので、支持棒
が母材自重により軟化、引き伸びることを防止すること
ができる。その結果、線引工程での未焼結ススの飛散が
なくなり、強度劣化しないファイバを紡糸することが可
能となる。即ち、本発明によれば大型重量ガラス母材を
全長にわたって火炎研磨することで平滑かつ清浄な表面
が得られ、更に未焼結部を透明ガラス化できるので、線
引前の火炎研磨方法として非常に効果的な方法である。
ガラス母材の火炎研磨が、該母材上端支持棒をピンを介
して回転するチャックに固定された主棒（ガラス棒）と
接続した状態で処理されるので、支持棒の破断の危険性
がなくなり、該大型母材表面を効率的に火炎研磨して、
平滑な表面を得ることができる。また、母材非有効部部
（テーパ部）での酸水素流量を調整することにより、表
面温度を一定に保ちつつ火炎研磨できるので、ガラス
（ＳｉＯ2 ）蒸発量をほぼ一定に保つことができ、母材
表面に付着するＳｉＯ2 白色粉末量を抑制することがで
きる。また、未焼結ススの透明化に再しては、酸水素バ
ーナーもしくは母材の移動速度を速くすることにより、
支持棒内部まで熱がかかるのを抑制できるので、支持棒
が母材自重により軟化、引き伸びることを防止すること
ができる。その結果、線引工程での未焼結ススの飛散が
なくなり、強度劣化しないファイバを紡糸することが可
能となる。即ち、本発明によれば大型重量ガラス母材を
全長にわたって火炎研磨することで平滑かつ清浄な表面
が得られ、更に未焼結部を透明ガラス化できるので、線
引前の火炎研磨方法として非常に効果的な方法である。
【図１】は本発明の一実施態様の概略説明図である。
【図２】はガラス微粒子の堆積工程を示す概略説明図で
ある。
ある。
【図３】は従来の横型旋盤による火炎研磨を示す概略説
明図である。
明図である。
１ 支持棒、 ２ ガラス母材、 ３ 火炎研磨用酸水
素バーナー、 ４ 補助加熱用酸水素バーナー、 ５
出発石英ロッド、 ６ 回転チャック、 ７主棒、 ８
ピン、 ９ スート合成用酸水素バーナー、 １０
多孔質母材（スート）。
素バーナー、 ４ 補助加熱用酸水素バーナー、 ５
出発石英ロッド、 ６ 回転チャック、 ７主棒、 ８
ピン、 ９ スート合成用酸水素バーナー、 １０
多孔質母材（スート）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−198035（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−226831（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−226830（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−256735（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 37/00 - 37/16
Claims (7)
- 【請求項１】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨す
る方法において、上記ガラス母材の外径に合わせて、該
母材外径より細い部分では移動速度を速くし、母材先端
及び支持棒に付着している未焼結ススは移動速度１０〜
１００ｍ／分の範囲として透明化することを特徴とする
ガラス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項２】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨す
る方法において、移動速度及び酸水素炎の酸水素流量を
同時に変化させ、上記ガラス母材の外径に合わせて、該
母材外径より細い部分では移動速度を速くし、母材先端
及び支持棒に付着している未焼結ススは移動速度１０〜
１００ｍ／分の範囲として透明化することを特徴とする
ガラス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項３】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に鉛直方向に移動する酸水素炎にて火炎研磨す
る方法において、火炎研磨用酸水素バーナがガラス母材
中心軸に垂直な平面にガラス母材表面に向けて火炎が噴
出するよう配置した複数本の酸水素バーナからなる第１
のバーナ群と、ガラス母材中心軸に垂直な平面に配置さ
せた複数本の酸水素バーナからなる第２のバーナ群とを
用い、第１のバーナ群及び第２のバーナ群を連動して、
又は両者を独立に移動させて火炎研磨処理することを特
徴とするガラス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項４】 上記移動の速度を変化させて火炎研磨処
理することを特徴とする請求項３に記載のガラス母材の
火炎研磨方法。 - 【請求項５】 上記酸水素炎の酸水素流量を変化させて
火炎研磨処理することを特徴とする請求項３記載のガラ
ス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項６】 上記移動の速度及び酸水素炎の酸水素流
量を同時に変化させて火炎研磨処理することを特徴とす
る請求項３に記載のガラス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項７】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に移動する酸水素火炎にて火炎研磨する方法に
おいて、該ガラス母材を鉛直方向に保持し、該保持はガ
ラス母材の上端に予め接続してある支持棒のみをピンを
介してその下 端が嵌合構造をなす主棒に接続支持するも
のであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
ずれかに記載のガラス母材の火炎研磨方法。
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| EP94102477A EP0612700B1 (en) | 1993-02-22 | 1994-02-18 | Method for flame abrasion glass preform |
| DE69414283T DE69414283T2 (de) | 1993-02-22 | 1994-02-18 | Verfahren zum Flammen polieren einer Vorform aus Glas |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP (1) | JP3387137B2 (ja) |
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| CN (1) | CN1045577C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19513862C2 (de) * | 1995-04-12 | 1997-12-18 | Alcatel Kabel Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Feuerpolieren eines langgestreckten Glaskörpers |
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| US6532776B1 (en) | 1997-06-27 | 2003-03-18 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method and apparatus for fusing an optical fiber preform |
| JP3274821B2 (ja) * | 1997-06-27 | 2002-04-15 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバプリフォームの溶断方法及びその溶断装置 |
| DE69931825T8 (de) * | 1998-11-05 | 2007-09-20 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Vorform und einer optischen Faser aus der Vorform |
| JP3017989B1 (ja) * | 1999-01-19 | 2000-03-13 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバ母材の熱処理方法 |
| US6732549B1 (en) * | 2000-08-01 | 2004-05-11 | Lucent Technologies Inc. | Multi-pass sintering of a sol-gel body through a hot zone |
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| WO2003004426A1 (fr) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Fujikura Ltd. | Procede de fabrication d'une preforme de fibre optique |
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| KR20030077881A (ko) * | 2002-03-27 | 2003-10-04 | 엘지전선 주식회사 | 소결용 커플러 결합장치 |
| JP4498917B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2010-07-07 | 株式会社フジクラ | ガラス棒状体の製造方法 |
| JP6006186B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-10-12 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバ用多孔質ガラス堆積体の製造方法 |
| JP5854964B2 (ja) * | 2012-10-05 | 2016-02-09 | 信越化学工業株式会社 | ガラス母材の吊下げ機構 |
| CN105819680B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-05-11 | 杭州富通通信技术股份有限公司 | 光纤的加工工艺 |
| CN105776837B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-03-09 | 杭州富通通信技术股份有限公司 | 光纤的制造方法 |
| CN108253417A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-07-06 | 广州荣誉国际电工有限公司 | 一种采用人工热等离子体火焰和氢氧火焰联合的催化燃烧器和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3485613A (en) * | 1967-11-06 | 1969-12-23 | Corning Glass Works | Method of producing a vitreous body by crucibleless fluid zone treatment |
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| US3811857A (en) * | 1971-11-17 | 1974-05-21 | E Deeg | Method for fire polishing optical glass lenses with plasma flames |
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| US4338114A (en) * | 1980-08-21 | 1982-07-06 | Liberty Glass Company | Laser treatment method for imparting increased mechanical strength to glass objects |
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| DE3400710A1 (de) * | 1984-01-11 | 1985-07-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Gasbrenner zum aeusseren beheizen von glaskoerpern |
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| JPH0422439A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | 有機化合物又はその溶液の精製法 |
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- 1993-02-22 JP JP03181893A patent/JP3387137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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