JPS63123828A - 光フアイバ用多孔質母材の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、火炎中での加水分解反応によりガラス微粒子
を合成し、これを堆積させることにより光ファイバ用多
孔質母材を製造するいわゆるスート法に関するものであ
る。

従来の技術 光ファイバの製造方法としては、所期の組成の光ファイ
バ用多孔質母材を作製し、その光ファイバ用多孔質母材
を透明化して線引きする方法と、所期の組成のガラスロ
ッドを作製し、そのガラスロッドにガラスジャケットを
被せて一体化したあと線引きする方法とが主な方法であ
る。

上記した光ファイバ用多孔質母材は、火炎加水分解反応
を利用して、ガラス原料ガスからガラス微粒子を生成し
て、出発材料に堆積して作製される。

略述するならば、このような光ファイバ用多孔質母材は
、第１図に示すように、反応容器１内においてバーナ２
から燃焼ガス、ガラス原料を噴出させ、燃焼ガスの燃焼
により生じる酸水素火炎３中においてガラス原料を加水
分解反応させ、その結果生成したガラス微粒子を、回転
する出発材上に堆積させ、多孔質母材５を成長させる方
法が用いられている。第１図は、いわゆる軸付は法を示
しおり、ガラス微粒子は、回転する出発材の軸端部に堆
積され、堆積体は、出発材の回転方向並びに軸方向に成
長する。

バーナ２は、第２図に示すような同心円状の多重管バー
ナが一般的であり、このバーナの各ポート径は、重要な
パラメータの１つである。

かかる光ファイバ用多孔質母材の製造において、最近で
は生産性向上のため、多孔質母材の合成速度の高速化が
進んでいる。この高速合成化のために、ガスの流量を増
大する必要はあるが、ガスの流速を増大する方法は採用
できない。これは火炎内で起こるガラス微粒子生成反応
が反応時間を充分必要とするため、火炎の流速を遅くす
る必要があるためである。そのため、光ファイバ用多孔
質母材の高速合成化のために、バーナ外径を大きくする
必要がある。その結果、多孔質母材の合成速度を上げて
いくと、一般に多孔質母材の外径が大型化していく傾向
がある。

発明が解決しようとする問題点 このように多孔質母材の合成速度を高速化するのに伴い
、多孔質母材の外径が大型化していくにつれて、多孔質
母材がそれ自体の重量で落下する、または、表面に割れ
が発生する等の不良が発生しやすくなってきている。

このような多孔質母材の落下・表面上の割れなどの問題
は、合成される多孔質母材の硬さに依存しており、合成
温度が低く、柔らかい多孔質母材はどこれらの問題は発
生しやすい。

そこで、バーナに投入する燃焼ガス流量を増加させ、合
成温度を上げることが考えられるが、ガスの流量の増加
に伴い、流速が速くなり、火炎内での反応時間が不充分
になるという不都合が生じる。

また、燃焼ガスの増量だけでは、火炎の大きさには限り
があり、大型多孔質母材を充分加熱することは難しい。

更に、逆に火炎の大きさが大きすぎると、ガラス微粒子
が大きくなり、多孔質母材の外径が大きくなりすぎ、所
望の形態の多孔質母材を合成収率（多孔質母材と原料と
の比）良く形成することは困難である。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決し、安定した
光ファイバ用多孔質母材を収率良く合成する方法を提供
することを目的としている。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、多重管バーナによりつ
くられる火炎内で該多重管バーナから供給されるガラス
原料が反応して生成されるガラス微粒子を、回転する出
発材に堆積させ堆積体を回転方向に成長させることによ
り多孔質ガラス母材を製造する方法において、前記多重
管バーナの吹出口の直径を、多孔質母材の外径の０．２
〜０．５倍の範囲内とする。

作用 上述したように、多孔質母材の合成速度を高速化するの
に伴い、多孔質母材の外径が大型化し、多孔質母材の落
下・表面上の割れ等の不良が発生しやすくなる。そこで
、落下した多孔質母材と安定にその形状を保っている多
孔質母材を比較したところそのかさ密度が異なることが
分った。即ち、落下した多孔質母材は、そのかさ密度が
小さく、そのためその形状を保つことができないのであ
る。

従って、粒子同士の付着力は、かさ密度が大きいほど大
きいと言える。そして、多孔質母材のかさ密度は、酸水
素火炎による加熱により左右され、加熱効果を太き（し
た方がかさ密度が高くなることが分った。

従って、大型多孔質母材を安定して製造するには充分大
きな火炎を用いることがよい。多重管バーナの場合、原
料ガスが中心のポートから噴出され、一方、燃焼ガスが
それを囲む外側のポートから噴出されるため、火炎の大
きさはバーナの外径により規定される。種々の研究の結
果、多孔質母材外径に対し、０．２倍以上の最外径を有
するバーナを用いれば、充分に安定したすなわちかさ密
度が高い多孔質母材を製造することができることを見い
出した。

一方、バーナを大型化していくと、大型多孔質母材を安
定して製造することができるが、バーナの大型化に伴い
、多孔質母材の外径も大きくなる傾向がある。これは、
上述したように同心円状の多重管バーナの中心に原料を
送り込んでいるため、火炎の中心に粒子流が形成される
が、火炎の大型化に伴い、粒子が火炎の外側に拡散して
いき、粒子流の断面積が大きくなるためである。

多孔質母材の外径は、光ファイバの製造工程により種々
の制約があり、所望の形状に収める必要がある。そこで
、大型のバーナを用いる一方、流量、角度などを変える
ことにより、合成する多孔質母材の外径を小さくしてい
くと、合成収率が低下していく現象が現われることが分
った。これは、多孔質母材の外径の０．５倍以上の最外
径を有するバーナを用いた時、顕著になることを見い出
すことができた。

以上のことから、高速合成により大型多孔質母材を安定
して製造するには、製造したい多孔質母材の外径の０．
２〜０．５倍の外径のバーナを用いればよく、逆にバー
ナに制約がある場合には、バーナの外径の２倍から５倍
の外径の多孔質母材を製造すると良い。

ここで、「バーナ外径」とは、酸水素火炎を形成するた
めに噴出する燃焼用ガスの噴出口の最外径を指す。従っ
て、バーナ先端に流れを整えるために取り付ける風防の
外径は、「バーナ外径」には含まれない。また、反応容
器内の流れを整えるため、バーナの周囲にすなわち最も
外側の燃焼用ガスの周囲に不燃性のガスを流す場合、こ
の不燃性ガスの噴出口の外径は、「バーナ外径」には含
まれない。

かくして、燃焼バーナの吹出口の直径を多孔質母材の外
径の０．２倍以上にすることにより十分大きな火炎によ
って加熱効果を大きくすることができ、落下・表面上の
割れなどないかさ密度の大きい安定した多孔質母材を得
ることが可能であり、０．５倍以下にすることにより十
分な合成収率で多孔質母材を得ることができる。

実施例 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。し
かし、本発明は、以下に説明しまた図示する実施例に何
ら制限されるものではない。

実施例１ 従来から使用されている第１図に示す光ファイバ用多孔
質母材の軸付は法式製造装置を使用して、以下の条件で
多孔質母材を製造した。本実施例では第２図に示したよ
うな同心円状４重管バーナを用いた。この時、中心の１
ボートに原料３ｉＣ１ａをＩｆ／分の流量供給し、中心
の１ポートを囲む２ポートにＨ２を１０１／分の流量供
給し、２ポートを囲む３ポートに＾ｒを３β／分の流量
供給し、２ポートを囲む４ボートに０□を２０１／分の
流量供給した。外径２０ｍｍのバーナを用いた所、２ｇ
／分の堆積速度で、８０ｍｍφの多孔質母材を合成でき
た。

すなわち、この場合、バーナ外径は多孔質母材の外径の
０．２５倍であった。そして、不良率〔製造された多孔
質母材に対する不良品（落下や表面の割れが生じた多孔
質母材）の割合〕は、０．２であった。

更に、実施例１と同一条件で、外径２５ωｍのバーナを
用いて８０ｍｍφの多孔質母材を合成した。この場合の
不良率は、０．０５であった。

比較例１ 実施例１と同形状の外形３Ｑｍｍφの多孔質母材を外径
１５ｍｍφとＩ　Ｑ＋ｒ＋ｍφのバーナをそれぞれ使用
した製造した。

この時、バーナに送り込むガスの流量は実施例１と同量
である。この実験の結果、１５ｍｍφと１０ａｏｎφの
外径のバーナでは、不良率は、それぞれ０．７及び０．
８であった。このような結果では、安定な多孔質母材の
製造が期待できない。

以上の実施例１及び比較例１の結果に加えて、他の外径
のバーナを使用した多孔質母材の製造結果によれば、多
孔質母材の外径が８０乱φのときのバーナ外径と不良率
の関係は、第３図に示す通りであった。

実施例２ 第２図に示すような４重管式の外径４０ｍｍφのバーナ
を用いて、１ポート原料５ｉＣ１，３Ｒ／分、２ボ一ト
Ｈ２１５ｊ！／分、３ポ一トＡｒ５ｊ！／分、４ポー）
０２２５β／分の割合で供給したところ、堆積速度４ｇ
／分で母材外径１２０ｍｍφの多孔質母材の製造ができ
た。

この時、同一バーナに同じガス滝壷を流し、バーナの多
孔質母材に対する角度を変えることにより、多孔質母材
の外径を種々調節したところ、堆積速度は、第４図に示
すように変化した。

第４図から分るように、バーナ外径４０關φに対し２倍
以下、すなわち８０ｍｍφ以下の光ファイバ用多孔質母
材の合成を行う場合、非常に生産性が悪い。

以上の実施例は、いわゆる軸付は法による光ファイバ用
多孔質母材の製造に本発明を適用したものであるが、い
わゆる外付は法においても同様に光ファイバ用多孔質母
材を製造するので、本発明を等しく適用できる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、多孔質母材の外径に対し
て、０．２〜０．５倍の外径を有するバーナを用いるこ
とにより、多孔質母材が落下することのない、かさ密度
の大きい所望の形状の多孔質母材を合成収率よく製造す
ることが可能となり、生産性向上に有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、多孔質母材の軸付は法式製造装置の典型例を
示した図である。 第２図は、第１図に示した多孔質母材製造装置に使用さ
れる同心円状多重管バーナを概略的に示した端面図及び
縦断面図である。 第３図は、外径８０ｍｍφの多孔質母材をバーナ外径を
変えた製造したときの落下・表面上の割れによる不良率
を示したグラフである。 第４図は、外径４０ｍｍφのバーナで多孔質母材を製造
したとき、製造した多孔質母材の外径による堆積速度の
変化を示したグラフである。 （主な参照番号） １・・反応容器、 ２・・バーナ、 ３・・酸水素火炎、 ４・・回転軸、 ５・・多孔質母材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多重管バーナによりつくられる火炎内で該多重管
   バーナから供給されるガラス原料が反応して生成される
   ガラス微粒子を、回転する出発材に堆積させ堆積体を回
   転方向に成長させることにより多孔質ガラス母材を製造
   する方法において、前記多重管バーナの吹出口の直径を
   、多孔質母材の外径の０．２〜０．５倍の範囲内とする
   ことを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。
2. （２）前記ガラス微粒子を、回転する出発材の軸端部に
   堆積させ、堆積体を前記出発材の回転方向並びに該出発
   材の軸方向に成長させて、多孔質ガラス母材を軸付け法
   により製造することを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法。