JPH1081532A - 合成シリカガラスの製造方法 - Google Patents

合成シリカガラスの製造方法

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JPH1081532A
JPH1081532A JP23522496A JP23522496A JPH1081532A JP H1081532 A JPH1081532 A JP H1081532A JP 23522496 A JP23522496 A JP 23522496A JP 23522496 A JP23522496 A JP 23522496A JP H1081532 A JPH1081532 A JP H1081532A
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JP
Japan
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temperature
silica glass
glass
synthetic silica
transparent
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JP23522496A
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English (en)
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Shinji Ishikawa
真二 石川
Satoshi Tanaka
聡 田中
Masahiko Matsui
雅彦 松井
Toshio Danzuka
俊雄 彈塚
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に多孔質体が大型化若しくは高嵩密度化す
る際に起きるガラス体の膨張とか気泡を抑制することの
できる多孔質体を加熱透明ガラス化する合成シリカガラ
スの製造方法を提供すること。 【解決手段】 加熱透明化処理を100mmHg未満の
減圧不活性ガスないしは真空雰囲気で行い、透明ガラス
化後、連続的に透明ガラス化時の最高温度以下の温度で
100mmHg以上の圧力の不活性ガス雰囲気で熱処理
を行うことを特徴とする、合成シリカガラスの製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス微粒子体が
集合してなる多孔質体を加熱して透明ガラス化処理する
方法、特にガラス微粒子体が大型化や高嵩密度化する際
に、該ガラス微粒子体の膨張や気泡を抑制するための透
明化後の後処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス微粒子が集合してなる多孔質体
(以下多孔質体という)を加熱することにより透明ガラ
スを得る方法において、上記多孔質体に圧力容器内に設
けた炉心管の中に保持し、該圧力容器内全体を真空に保
ちながら加熱して高純度透明ガラスを製造することは知
られている(特開昭63−201025号公報)。また
炉心管を有する真空炉中で、減圧又は真空下でプログラ
ムされた温度上昇パターンにより光ファイバ用多孔質母
材を加熱透明化する方法において、上記温度上昇パター
ンを時間的に前後二つの区間に分割して加熱処理するこ
とが提案されている(特開平5−163038号公
報)。しかし、このような従来法では、真空中で大型の
多孔質体や嵩密度の高い多孔質体を処理する場合、多孔
質体からH2 O等の残留ガスが充分に脱離できず、気泡
として残留しガスの脱離が、さらに少なくなると、透明
ガラス体内で、気泡が膨張してしまうという問題が生じ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】多孔質体を加熱処理し
て透明ガラス化する際に、特に真空中で大型の多孔質体
や嵩密度の高い多孔質体を処理する場合、多孔質体から
2 O等の残留ガスが充分に脱離しきれず気泡として残
留するという問題があった。更に、はなはだしい場合は
水分脱離よりも先に透明化が進み、残留水分が膨張しガ
ラス体を膨らましてしまう場合もあった。このとき、ガ
ラス体が炉心管よりも膨張してしまうと、炉心管や炉
体、昇降装置の破壊をもたらす可能性がある。このよう
なケースは多孔質体の大型化や嵩密度の増大によって、
多孔質体内に残留するガスの脱離に時間がかかるように
なったことに起因している。ガスの脱離に充分な時間を
かける手法も考えられるが、これには時間がかかり、ガ
ラス体の生産性の点で問題が生じる。また、真空中で温
度を下げる場合、断熱効果が高いため降温時間が長くか
かるという問題があった。本発明は、上記従来法の問題
点、特に多孔質体が大型化若しくは高嵩密度化する際に
起きるガラス体の膨張とか気泡を抑制することのできる
多孔質体を加熱透明ガラス化する合成シリカガラスの製
造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の各
方法によって達成することができる。 (1)火炎加水分解法や熱酸化法で製造した、シリカガ
ラス微粒子を堆積して得られる多孔質体を加熱透明ガラ
ス化する、合成シリカガラスの製造方法において、加熱
透明化処理を100mmHg未満の減圧不活性ガスない
しは真空雰囲気で行い、透明ガラス化後、連続的に透明
ガラス化時の最高温度以下の温度で100mmHg以上
の圧力の不活性ガス雰囲気で熱処理を行うことを特徴と
する、合成シリカガラスの製造方法。
【0005】(2)透明ガラス化温度が1450℃以上
1650℃以下であり、圧力の上昇を開始するときの温
度が透明ガラス化温度よりも50℃以上低くないように
することを特徴とする上記(1)に記載の合成シリカガ
ラスの製造方法。 (3)不活性ガス雰囲気での熱処理中に同時に降温処理
を行うことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の
合成シリカガラスの製造方法。 (4)不活性ガスが、N2 又はArであることを特徴と
する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の合成シリカ
ガラスの製造方法。
【0006】
【発明の実施の形態】上記方法(1)においては、加熱
透明化処理を100mmHg未満、好ましくは0.1〜
10mmHgの減圧不活性ガスないしは真空雰囲気中で
行うが、この処理を100mmHg以上で行うと、多孔
質体中の残留ガスの除去が充分に行われないとともに、
雰囲気ガスが気泡として残留してしまうという、問題が
発生するからである。次に、透明ガラス化後、連続的に
透明ガラス化時の最高温度以下、例えば1450〜15
50℃の温度で100mmHg以上の圧力、好ましくは
200〜760mmHgの圧力の不活性ガス雰囲気で熱
処理を行う。不活性ガスとしては、He,Ar,Ne,
2 等が用いられるが、残留ガスの低減のためにはHe
又はN 2 が最も好ましい。透明ガラス化後に、周囲の圧
力を上昇させることで、ガラス体の膨張や気泡を抑制又
は収縮ないしは縮径することができる。
【0007】上記方法(2)では、上記(1)の方法に
おける第一工程である加熱透明化処理を1450〜16
50℃、好ましくは1500〜1550℃の温度で行う
ことを一つの特徴とする。これは1450℃未満では、
透明化するには温度が不充分であり、多孔質体が透明化
しないという問題があり、また1650℃を越えるとガ
ラスの粘性が低くなり、ガラスの変形(引き伸びなど)
が生じるからである。また第二工程の熱処理は、圧力を
上昇する際の温度が透明ガラス化温度より50℃以上、
好ましくは10〜40℃低くないようにする。50℃以
上低くなるとガラスの粘性が大きくなり、圧をかけても
ガラスの変形がおきないため、膨張したガラスを収縮さ
せることができないという問題が起こるので好ましくな
い。
【0008】上記方法(3)では、上記(1)の方法に
おける不活性ガス雰囲気での熱処理の際に圧を上昇しな
がら降温する。圧が高いとガスの伝熱効果が増加するの
で降温時間が短くなり、プロセス時間の短縮が可能とな
る。降温速度は通常10〜15℃/分の範囲となる。上
記方法(4)では、上記方法(1)〜(3)のいずれか
の方法で用いられる不活性ガスをAr又はN2 としてい
る。Ar,N2 であると、価格が安いことと分子量が大
きいため、ガラス内に拡散しにくいので効率的にガラス
を収縮させることができる。なお、気体の伝熱係数はH
eが大きい。
【0009】添付の図1は、本発明の方法を実施するの
に適した装置の一具体化例を示す断面図で、炉心管12
の下部にあるガス導入管22よりHeガスを供給し、排
気は炉心管上部に設けられた排気管23により行い、多
孔質体11を透明化するよう構成されている。例えば、
図2に示される温度上昇パターンに従い、炉温をヒータ
20により800〜1300℃まで昇温速度5℃/分で
上昇させ同時にHeを10リットル/分の割合で、導入
管22より供給する。その後Heガスの供給を停止し、
1300℃で100分間保持し、再びHeガスを10リ
ットル/分の割合で供給し、昇温速度2.5℃/分で1
550℃まで昇温し多孔質体11の透明ガラス化を行
う。この間、Heガスは100mmHg未満、好ましく
は0.1〜10mmHgの減圧に保持されて上方から下
方に流れる。100mmHgを越えると雰囲気ガスの焼
結体へのとじ込めによる気泡の発生という問題が生じ
る。なお上記装置で13は、被処理多孔質体を多孔質体
挿入用扉14を開けて挿入、保持しておく予備室であ
り、支持棒15で保持された多孔質体11はゲートバル
ブ19を開けて炉心管12に挿入されるようになってい
る。16は真空容器、17,18は真空ポンプ、21は
ガスリーク管、24は断熱材、25は炉心管上蓋であ
る。
【0010】
【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により更に詳
細に説明するがこれに限定するものではない。 (比較例)図3に示す屈折率分布を持つ、8mm径のG
eO2 /SiO2 ガラスのコアを中心部に持つ外径35
mmのシリカガラスファイバプリフォームを出発材と
し、その外周に火炎加水分解法で外径250mmまで多
孔質SiO2 ガラス多孔質体を堆積したものを用いた。
図1に示す本発明に係る構造の炉をガラス多孔質体の透
明化処理に用いた。多孔質体の処理条件は、温度パター
ンを図2に示すようにし、800℃〜1300℃まで昇
温速度5℃/分でHeを10リットル/分の割合で供給
し、その後ガスの供給を停止し、1300℃で100分
温度を保った後、再度Heを10リットル/分の割合で
供給し、昇温速度2.5℃/分で1550℃まで昇温し
透明ガラス化を行った。その後、ヒーターへの電力の供
給を停止し、降温を開始した。1550℃から800℃
までの降温時間は200分を費やした(図4参照)。ま
た、光ファイバ用ガラス母材は脱ガスが十分ではなかっ
たため有効部の一部分が膨張し亀裂が発生していた。同
様の処理を20本の多孔質体で行ったが、5本中1本に
透明ガラス体の一部に大型の気泡が発生した。
【0011】(実施例1)処理する多孔質体は比較例と
同様、図3に示す、屈折率分布の8mm径のGeO2
SiO2 ガラスのコアを中心部に持つ外径35mmのシ
リカガラスファイバプリフォームを出発材とし、その外
周に火炎加水分解法で外径250mmまで多孔質SiO
2 ガラス多孔質体を堆積したものを用いた。図1に示す
本発明に係る構造の炉をガラス多孔質体の透明化処理に
用いた。多孔質体の処理条件は比較例と同一の条件とし
た。加熱透明化処理の後、炉温を1550℃のまま、N
2 を100リットル/分の割合で供給し、同時に真空排
気系の弁を閉鎖し、排気を停止した。炉内の圧力が15
0mmHgになったところで、ヒーターへの電力の供給
を停止し、降温を開始した。炉内圧は25分後に1気圧
になり、その後はN2 の供給量を10リットル/分に下
げ、真空ポンプにつながっていない排気口より自然にガ
スが流出するにまかせた。1550℃から800℃まで
の降温時間は50分を費やしたが、これは比較例に比べ
150分の処理時間短縮にあたる(図4参照)。得られ
た光ファイバ用ガラス母材は、比較例で見られる脱気不
十分に起因する膨張した気泡は見られず、加熱処理後に
圧を増加させたことにより、気泡の縮径が成されたこと
が明らかである。
【0012】(実施例2)図1に示す本発明に係る構造
の炉をガラス多孔質体の透明化処理に用いた。本例では
炉心管の内部にガスを供給せず、排気のみ行うようにし
た。多孔質体の処理条件は温度条件のみ比較例と同じも
のとした。その後、炉温を1550℃のまま、N2 を1
00リットル/分の割合で供給し、同時に真空排気系の
弁を閉鎖し、排気を停止した。炉内の圧力が150mm
Hgになったところで、ヒーターへの電力の供給を停止
し、降温を開始した。炉内圧は25分後に1気圧にな
り、その後はN2 の供給量を10リットル/分に下げ、
真空ポンプにつながっていない排気口より自然にガスが
流出するにまかせた。1550℃から500℃までの降
温時間は120分を費やした(図5参照)。その後、炉
内より光ファイバ用ガラス母材を取り出した。得られた
光ファイバ用ガラス母材は、実施例1と同様、比較例で
見られる脱気不十分に起因する膨張した気泡は見られな
かった。
【0013】
【発明の効果】本発明の方法によりガラス微粒体が集合
してなる多孔質体を加熱して透明ガラス化処理すると、
大型の多孔質体や高嵩密度化した多孔質体でも膨張を抑
制し、気泡を脱離しながら、しかも高い生産性を維持し
て透明ガラス化を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するのに適した装置の一具
体化例を示す断面図。
【図2】多孔質母材の透明化処理を行うための温度条件
(温度−時間の関係)に係る温度上昇パターンを示すグ
ラフ。
【図3】実施例で作製された光ファイバ母材の屈折率分
布を示す図。
【図4】比較例及び実施例1における降温温度パターン
を示すグラフ。
【図5】実施例2における降温温度パターンを示すグラ
フ。
【符号の説明】
11:スート母材 12:炉心管 13:予備室 14:スート挿入用扉 15:支持棒 16:真空容器 17,18:真空ポンプ 19:ゲートバルブ 20:ヒーター 21:ガスリーク管 22:ガス導入管 23:排気管 24:断熱材 25:炉心管上蓋
フロントページの続き (72)発明者 彈塚 俊雄 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火炎加水分解法や熱酸化法で製造した、
    シリカガラス微粒子を堆積して得られる多孔質体を加熱
    透明ガラス化する、合成シリカガラスの製造方法におい
    て、加熱透明化処理を100mmHg未満の減圧不活性
    ガスないしは真空雰囲気で行い、透明ガラス化後、連続
    的に透明ガラス化時の最高温度以下の温度で100mm
    Hg以上の圧力の不活性ガス雰囲気で熱処理を行うこと
    を特徴とする、合成シリカガラスの製造方法。
  2. 【請求項2】 透明ガラス化温度が1450℃以上16
    50℃以下であり、圧力の上昇を開始するときの温度が
    透明ガラス化温度よりも50℃以上低くないようにする
    ことを特徴とする請求項1に記載の合成シリカガラスの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 不活性ガス雰囲気での熱処理中に同時に
    降温処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載
    の合成シリカガラスの製造方法。
  4. 【請求項4】 不活性ガスが、N2 ないしはArである
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の合成
    シリカガラスの製造方法。
JP23522496A 1996-09-05 1996-09-05 合成シリカガラスの製造方法 Pending JPH1081532A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2311781A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-20 Asahi Glass Company Limited Method for producing quartz glass preform

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2311781A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-20 Asahi Glass Company Limited Method for producing quartz glass preform
JP2011102232A (ja) * 2009-10-15 2011-05-26 Asahi Glass Co Ltd 石英ガラス母材の製造方法

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