JPS5888130A - ガラス微粒子の製造方法 - Google Patents

ガラス微粒子の製造方法

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JPS5888130A
JPS5888130A JP18533981A JP18533981A JPS5888130A JP S5888130 A JPS5888130 A JP S5888130A JP 18533981 A JP18533981 A JP 18533981A JP 18533981 A JP18533981 A JP 18533981A JP S5888130 A JPS5888130 A JP S5888130A
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JP
Japan
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particles
glass
halide
gas
doped silica
Prior art date
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Pending
Application number
JP18533981A
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English (en)
Inventor
Fumiaki Hanawa
文明 塙
Shoichi Sudo
昭一 須藤
Motohiro Nakahara
基博 中原
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads
    • C03B19/1005Forming solid beads
    • C03B19/106Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大きな粒径を有するシリカガラス粒子の製造に
関するものである。
従来、光フアイバ用シリカガラス特にドープトシリカガ
ラスの製造方法においては、例えば四塩化ケイ素の蒸気
とドーパント例えば四塩化ゲルマニウムの蒸気のような
ガラス形成原料ガスを、火炎バーナ等によって火炎加水
分解又は熱酸化してガラス微粒子を生成していた。この
場合、ガラス微粒子は気相から同相への反応によって生
成されるため、その微粒子の太きさd1火炎加水分解(
1000〜1300 ℃)の場合で500〜2000A
1熱酸化(1ooo〜1300℃)の場合で100〜5
00Aと極めて小さかった。
一方、ガラス微粒子を火炎またはプラズマ炎中に供給し
て溶融し、気泡のない透明なドープトシリカガラスを高
速度で製造するための該微粒子の大きさは直径10〜1
50本m程度が最適であり、これ以下の粒径の場合には
ドープトシリカガラス中に気泡が残留することが、実験
的に明らかにされている。
従って、従来の方法で生成したガラス微粒子を、火炎ま
たはプラズマ炎に供給して溶融することによシ、残留気
泡のないドープトシリカガラスを製造することは非常に
困難であるという欠点があった。
さらにこのような従来法で得られる粒径の小さいガラス
微粒子から火炎ま九はプラズマ炎によってドープトシリ
カガラスを製造する場合、ガラス微粒子の堆積効率が悪
いという欠点があった。
本発明は以上のような欠点を解決するためになされたも
のであり残留気泡を含塘ない面品質ドープトシリカガラ
スの製造に最適な直径金有するガラス微粒子の製造方法
を提供するものである。
本発明につき概説すれば、本発明による第1のガラス微
粒子製造方法は、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム等
のハロゲン化物を火炎加水分解反応又は熱酸化反応させ
てガラス微粒子(以下、−次粒子と称す)を生成した後
、前記ガラス微粒子を再度高温度中で四塩化ケイ素、四
塩化ゲルマニウム等のハロゲン化物の雰囲気に曝すもの
である。
本発明による第2のガラス微粒子の製造方法は5iC4
、H! O,ルOと反応しSiへ −ドーパント固溶体
を形成しうるガス状添加物より成るドープトシリカガラ
ス形成用ガスにガラス微粒子粉または水晶粉を曝し形成
させたドープトシリカガラス微粒子を再度高温中で同−
又は同穐のドープトシリカガラス形成用ガスに曝すこと
を特徴とするものである。
本発明によるガラス微粒子の製造方法によれば、従来法
で生成された一次粒子を、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマ
ニウム等のハロゲン化物雰囲気中に曝すので、−次粒子
が核となって粒子の粒成長が著しく促進され、粒径の大
きなガラス粉(以下二次粒子と称す)を得ることができ
る。
本発明を更に詳しく説明する。
本発明の第1の発明に使用される一次粒子はガラス形成
用ハロゲン化物蒸気を火炎加水分解ないし熱酸化して合
成されたs i ox  微粒子及びドーパント添加5
ift 微粒子であり、それらを溶融してガラス体が得
られる本のであれば特に限定される。
本発明による第2の発明において使用される一次粒子は
、sicム、H*0.  前記&Oと反応しStO,−
ドパント固溶体を形成しうるガス状添加物より成るドー
プトシリカガラス形成ガスに曝して合成したドープトシ
リカガラス微粒子、たとえばStow −060g  
ガラス微粒子、SiO!−Gl!01水晶粉等である。
前記ガス状添加物は特に限定されないが、たとえば、G
eC4、POC4、Pct@ 、 TiC4、BBg 
PC/、等の一種以上であることができる。
本発明において、第1、第2の発明のいずれも、−次粒
子を偽温度下でハロゲン化物雰囲気中に曝すことにより
、−次粒子の粒成長を促進させるものであるが、ここで
使用するハロゲン化物の椙類は一次粒子の製造に使用し
たハロゲン化物あるいはドーパントを固溶添加する除用
いたドープトシリカガラス形成用ガスと同一のものでも
、別な組成の同種のものであってもよいが、二次粒子の
品質の観点からすると同一のものが望ましい0例えばS
low −Gl!+02  固溶二次粒子を製造する場
合、−炭粒子製造原料、二次粒子製造原料共に5iC4
およびGeCムを使用すると、製造される二次粒子中の
G・へ 濃度分布はほぼ均一であ、るが、二次粒子製造
原料に5ick単独で使用すると製造される二次粒子中
のGeへ濃度分布は中心部分にGeへが存在しく一次粒
子)、その周囲にはほとんどGeへ  が存在しない分
布になる。
このような−次粒子の粒成長させるハロゲン化物は特に
限定されないが、たとえばS i C4、GeC4e 
POCls *  PCI4t  Tf C1s + 
 BBrs W BO2等の一種以上(ただし、ケイ素
ハロゲン化物は常に含まれる必要がある)をあげること
かで専る。
本発明による一次粒子の粒成長速度は、−次粒子をハロ
ゲン化物雰囲気中に曝す際のハロゲン化物供給im(4
Iに主原料となるS I C4) 、雰囲気温凌、反応
時間に主に支配される。従来ハロゲン化物からガラス微
粒子を得るためのハロゲン化物供給方法は、ハロゲン化
物の蒸気をキャリアーガスで供給する方法がとられてい
た0本発明においても、従来の供給法と同じでよいが、
キャリアーガスのNIK4はハロゲン化物を火炎加水分
解反応させるか、熱酸化反応させるかによって選定する
必要があり、前者の場合にはAr ガス、Nガス、後者
の場合にはO,ガスを使用した方が反応効率がよく、い
ずれの反応においても、ハロゲン化物の蒸気圧は主原料
となるハロゲン化ケイ素(たとえばSiCム)で200
〜1000閾HP  の範囲が最適である。ハロゲン化
ケイ素が200 mm Ht  よ抄少ないと、温度の
制御が短かしくな抄、粒成長はしに〈〈なり、反対に1
000 mm HP  を超えると、温度の制御がしに
くくなるからである。
このようにハロゲン化物を用いて一次粒子を粒成長させ
るわけであるが、雰囲気温度は火炎加水分解反応と熱酸
化反応によって異なるが300〜1800℃の温度で粒
成艇させるのが好ましい、温度が300℃以下であると
反応時間が長くなつ九り、反応効率が著しく悪くなり粒
成長が促進されなくなる。また1800℃を超えるとガ
ラス微粒子が生成されなくなるからである。また熱源は
所望の温度が祷られるものであれば酸水素炎、プラズマ
炎、電気炉など特に限定するもので1よない。
反応時間は、ハロゲン化物供給量、雰囲気温度および一
次粒子供給量などを考慮し機能的に定めるのがよい。
本発明の第1のガラス微粒子製造方法は、−次粒子製造
と二次粒子製造を連続して行なうことも可能であり、ま
た第1及び第2の発明のいずれも二次粒子製造とシリカ
ガラスあるいはドープトシリカガラスの製造を連続的に
行なうことも可能である。
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図お・よび第2図は本@明による方法を実施するだ
めの装置の一例であり、第1図は一次粒子から二次粒子
を製造するための装置の概略図、第2図は一次粒子と二
次粒子を連続的に製造するための装置の概略図である。
#141図において1は一次粒子、2は反応管、3は電
気炉、4は二次粒子、5は二次粒子集結容器、6は排気
口、7は5i(4用容器、8はGaCl2  用視9は
反応ガス嘲送用管路である。また第2図において21.
22は反応管、23は二次粒子集結容器、24は一次粒
子拡散防止用ガス流入口、25は排気口、26.27は
電気炉、28は一次粒子、29は二次粒子、30.32
はStCム用容缶容器1.33はGeCム用容器、34
.35は反応ガス輸送用管路である。
実施例1 第1図における装置を用い、G・Ot を10モル−添
加した500〜2000 Aの粒径のドープトシリカガ
ラス−次粒子1を流速10CIL/秒、毎分10tの割
合で反応管2に送ね込む一方、SICム用容器7及びG
eC/4用容a8より反応ガス輸送用管路9を経て、偽
ガスによりsic/14  及びGeCム の蒸気を反
応管2に送り、前記−次粒子1を5ICt4、  Ge
C4及びヘ ガスを含む反応ガスに曝した。
この時の反応ガスの組成は、5iC420モルー1Ge
C42モル%、O! 78モルチで供給量は毎分2tと
した。
また反応管2の温度は電気炉3により1400℃に保持
した。
この結果、反応管2の内部で一次粒子の粒成長が進み、
Geへが添加された二次粒子4が、二次粒子集結容器5
に得られた。得られた二次粒子の粒径を測定したところ
10〜1004m”であった。
このようにして得られた粒径の大角な二次粒子を火炎ま
たはプラズマ炎を用いて溶融し、透明で残留気泡を含−
まないドープトシリカガラスを約2009/分の高速度
で製造することができた。
実施l+I12 第2図にお・ける湊岬に吐いて、あらかじめ反応管21
および22のmWを電気炉26および27によって14
00℃に保持した後、5IC14用容姦:(0およびG
eC!4用容器31より反応ガス輸送用管路34を経て
、0!ガスによりSiCムおよびGeC^の蒸気を反応
管21に送った0反応管21の構造は電気炉26に入る
清PlrIiで2重構造になっており、前菖ピSiC&
 、 GeC’14および0.ガスを含む反応ガスは2
重管構造の中心管に送った。この時の反応ガスの組成は
5ic4モルチ、GeCム2モルチ、へ78モル嘩で供
給量は毎分21とした。
−次粒子拡散防止用ガス流入口24からArガス5t/
m1n  およびヘガス5t/mln  の混合ガスを
流入し、反応管21の内部で生成される一次粒子が拡散
して反応管21の内面に付着するのを防上した。
tfcstct4用容器32およびGeC4用容器33
より、反応ガス輸送用管路35を経てヘガスにょすsi
cムおよびGeC4の蒸気を反応管22に送った。この
時の組成は前記した一次粒子製造用反応ガスと同一にし
た。
この結果二次粒子集結容器23に二次粒子29が連続的
に得られた。得られた二次粒子の粒径を測定したところ
、7〜180 m の大きさであった。従来法との比較
のため反応カス帽送用管路35から反応管22への蒸気
状原料供給を止め、この時得られた粒子の粒径を測定し
たところ100〜500Aの大きさであった。この結果
は反応管22の内部で粒径100〜500Aの一次粒子
28が生成され、反応管22の内部において一次粒子2
8が核となって粒成長が急激に進み、粒径の大きな二次
粒子が製造されていることを示している本のである。
このように本発明によるガラス微粒子の製造方法によれ
ば、従来法で得られるガラス微粒子を核として粒成長を
させるので、粒径の大きなガラス粒子を簡単にしかも各
粒子F′i、琳独で完全に透明なものを製造することが
できる利点がある。
また、このようにして製造されたガラス粒子を火炎また
はプラズマ炎に投入してドープトシリカガラスを製造す
れば、残留気泡を含まないドープトシリカガラスが高速
度で効率よく製造できる利点本ある。
さらにこのように製造されたドープトシリカガラス金剛
いて光ファイバを製造すれば低価格になるという利点も
ある。
【図面の簡単な説明】
@1図および第2図り本発明による方法を実施するため
の装置の一例であり、第1図は一次粒子から二次粒子を
製造するための装置の概略図、第2図は一次粒子と二次
粒子を連続的に製造するための装置の概略図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ガラス形成用ノ・ロゲン化物の蒸気を火炎加水分
    解反応または熱酸化反応せしめることにより合成したガ
    ラス微粒子を再度高温中で7・ロゲン化物雰囲気中に曝
    すことを特徴とするガラス微粒子の製造方法。 2、 5tct4.  so、  aoと反応しSIO
    ,−)”−パント固溶体を形成しうるガス状添加物より
    成るドープトシリカガラス形成用ガスにガラス微粒子粉
    ま九は水晶粉を曝し形成させたドープトシリカガラス微
    粒子を再度高温中でノ・ロゲン化雰囲気中に曝すことを
    %像とするガラス微粒子の製造方
JP18533981A 1981-11-20 1981-11-20 ガラス微粒子の製造方法 Pending JPS5888130A (ja)

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Cited By (1)

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EP1106582A2 (en) * 1999-12-10 2001-06-13 Corning Incorporated Silica soot and process for producing it

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