KR20020067992A - 수트 예비 성형물의 형성 방법 - Google Patents

수트 예비 성형물의 형성 방법 Download PDF

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에노모토다다시
오가유이치
아카이케노부야
아이카와하루히코
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 일차 버너를 이용하여 유리 막대의 외부 주변에 일차 수트 예비 성형물(soot preform)을 형성하고, 이차 버너를 이용하여 일차 수트 예비 성형물의 외부 주변에 이차 수트 예비 성형물을 형성함을 포함하며, 이때 일차 수트 예비 성형물의 직경이 유리 막대 직경의 2 내지 5배의 범위가 되도록 조절하고, 이차 수트 예비 성형물의 두께가 일차 수트 예비 성형물의 두께의 1.5 내지 7배의 범위가 되도록 설정함을 포함하는, 실리카 수트 예비 성형물의 형성 방법에 관한 것이다. 결과적으로, 원료 기체가 도입됨에 따라 침착 속도는 상당히 증가된다. 또한, 일차 수트 예비 성형물을 침착시키는 성능을 최대화할 수 있다.

Description

수트 예비 성형물의 형성 방법{Method of forming soot preform}
본 발명은 VAD 법(Vapour-phase axial deposition method; 기상 축 침착법)을 이용하여 고수율 및 높은 침착 속도로 출발 막대 위에 순수한 실리카 수트 예비 성형물을 형성함으로써 광학 섬유 예비 성형물을 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.
고순도의 실리카 유리, 특히 광학 섬유 예비 성형물용으로 이용되는 실리카 유리 제품은 금속성 불순물이 내부에 혼합되는 것을 방지하기 위하여 소위 기상 합성법으로 제조된다. 즉, 액체 유리 물질(예: SiCl4및 SiHCl3)이 증기화되어 기화된다. 기화된 유리 물질은 연소 기체로서 고순도의 수소 또는 탄화수소 및 지지 기체로서 고순도의 산소에 의해 형성된 불꽃으로 공급되어 불꽃 가수분해 및 산화에 의해 유리 입자를 형성한다. 이어서, 유리 입자는 표적으로서의 유리 막대 위에 침착되어 수트 예비 성형물을 형성한다. 수트 예비 성형물은 고온의 노에서 유리화하고, 따라서 실리카 유리가 생성된다. VAD 법 또는 OVD 법(Outside Vapour-phase Deposition method; 외부 기상 침착법)이 일반적으로 기상 합성법으로서 이용된다. 이후로는, VAD 법 또는 OVD 법에 의해 실리카 유리를 제조하기 위한 수트 예비 성형물은 출발 막대 및 출발 막대 위에 침착된 유리 입자로 이루어진다.
동축 다관식 버너가 일반적으로 불꽃 합성용 버너로서 이용된다. 수트 예비 성형물의 침착 속도는 단위 시간당 수트 예비 성형물의 중량 증가분으로 정의된다.수트 예비 성형물의 침착 속도를 상승시키기 위하여, 소위 동축 다중 불꽃 버너가 이용된다. 다중 불꽃 버너는 제1 불꽃 및 제2 불꽃을 생성한다. 유리 입자를 합성하기 위한 제1 불꽃은 유리 원료 기체, 연소 기체 및 지지 기체를 포함한다. 하나 이상의 불꽃을 제1 불꽃의 외부 주변 위에 배치하여 침착이 일어나는 수트 예비 성형물의 표면을 가열한다.
불꽃의 팽창을 조절하고, 방해로 인한 제1 및 제2 불꽃이 흔들리는 것을 방지하는 보호용 튜브가 통상 버너의 끝에 장착된다.
이 경우에, 예를 들면, 벌크 밀도차를 감소시킴에 따라 균열 생성을 감소시키기 위한 합성용 튜브의 끝에 보호용 튜브를 제공함으로써 불꽃의 팽창을 조절하는 것이 제안되고 있으며, 이는 수트 예비 성형물이 침착되기 시작하는 곳에서 일어난다. 보호용 튜브는 이의 직경이 조절된 개구부 말단을 갖는다(일본 공개특허공보 제(평)5-345621호).
VAD 법에 의해 유리 막대의 주변에 두껍게 형성된, 코어를 갖는 수트 예비 성형물이 탈수되어 유리화되는 경우에, 많은 미세 공극이 수트 예비 성형물의 계면에 생성된다. 공극이 생성되는 것을 방지하기 위하여, 일차 버너 및 이차 버너를 이용하여 수트 예비 성형물을 형성하는 방법이 제안되고 있다.
수트 예비 성형물의 제1 층은 일차 버너를 이용하여 고순도의 유리 막대의 외부 주변에 형성된다.
제1 층의 직경은 유리 막대 직경의 2배 이하이다.
이어서, 이차 버너를 이용함으로써, 제1 층의 외부 주변위의 제2 층이 유리막대와 제1 층의 계면 온도, 900 내지 1000℃에서 제1 층 표면에 형성된다(일본 공개특허공보 제(소)63-248734호).
VAD 법에서, 유리 입자는 코어 또는 코어와 피복재로 이루어지는 표적 유리 막대의 외부 주변에 침착시키면서, 유리 막대를 인취시킨다.
본 방법에서, 유리 막대(이는 코어 및 피복재를 포함함)의 직경b에 상응하는 수트 예비 성형물의 직경c의 비는 수트 예비 성형물의 벌크 밀도가 일정한 조건하에 일정하게 유지시켜, 최종적으로 형성된 수트 예비 성형물의 직경에 대한 코어 직경이 일정하도록 해야 하는데, 이는 유리 막대의 피복재 직경b에 대한 코어 직경a의 비(b/a)가 일반적으로 일정하기 때문이다.
또한, 수트 예비 성형물의 직경이 커지면, 수트 예비 성형물에 대한 유리 입자의 침착 속도가 개선된다. 유리 입자의 침착 효율은 수트 예비 성형물 직경의 증가분에 따라 증가된다. 그러나, 수트 예비 성형물의 외부 직경이 증가하는 경우에, 유리 막대와 수트 예비 성형물의 계면(이후에는, "수트 예비 성형물의 계면"으로 칭함)에 대한 유리 입자의 부착력 및 수트 예비 성형물의 계면의 가열이 버너 불꽃의 팽창에 대한 제한으로 인하여 불충분해진다. 결과적으로, 공극이 수트 예비 성형물을 압밀시키는 경우에 생성됨으로써 양호한 투명 실리카 유리를 수득할 수 없다.
또한, 원료 기체량을 증가시키기 위하여 침착 속도를 상승시키는 다른 방법이 제공되었다. 원료 기체량이 증가되면, 형성된 유리 입자가 증가되고, 따라서, 수트 예비 성형물도 또한 두꺼워진다. 그러나, 수트 예비 성형물의 침착 표면을가열하기 위한 불꽃이 바뀌지 않는 한, 불꽃의 팽창 부족이 일어난다.
따라서, 균열이 수트 예비 성형물의 형성 초기 단계에서 생성될 수 있고, 수트 예비 성형물의 외부층 부분의 벌크 밀도는 감소되어, 수트 예비 성형물이 부서지기 쉬워진다. 수트 예비 성형물의 계면의 벌크 밀도가 감소되면, 수트 예비 성형물 계면 위의 수많은 공극(이후에는, "계면 공극"으로 칭함)이 압밀된 광학 섬유 예비 성형물에 생성될 수 있다.
계면 공극을 방지하기 위해, 수트 예비 성형물의 제조 단계에서 버너 직경 또는 보호용 튜브의 개구부 말단의 직경을 확대하여 불꽃의 양을 증가시키는 것이 효과적인 방법이다. 심지어 버너의 크기 및/또는 버너 개구부 말단의 직경이 상기한 경우에 증가될지라도, 수트 예비 성형물의 침착 면적은 여전히 변하지 않는다. 따라서, 원료 기체의 수율은 일정하지만, 유리 입자의 절대 소모량은 증가한다. 더욱이, 수트 예비 성형물을 가열하는데 기여하지 못하는 산소 기체 및 수소 기체가 증가됨에 따라, 전반적으로 비효과적으로 된다.
또한, 계면 공극의 생성 없이 수트 예비 성형물을 확대하기 위해, 유리 막대 위에 유리 입자를 침착시키기 위한 일차 버너로서 소형 버너를 도입하는 것이 효과적이다.
그러나, 이러한 버너는 침착 속도를 개선시키는데는 기여하지 못한다. 오히려, 유리 입자가 유리 막대 근처에만 침착되는 경우에 침착 속도가 악화된다. 예를 들면, 소형 버너가 일차 버너로서 이용되는 경우에, 소형 버너를 이용하여 형성된 수트 예비 성형물의 직경은 유리 막대 직경의 2배 만큼 크고, 전체 침착량에 대한 소형 버너를 이용하여 침착된 유리 입자의 침착량은 상당히 적어진다. 이 경우에 침착 속도는 단지 하나의 이차 버너가 이용되는 경우와 실질적으로 동일하거나, 약간 증가된다.
단지 하나의 이차 버너만이 이용되는 경우에 비해, 원료 기체, 연소 기체 및 지지 기체의 양은 소형 버너의 부가로 인해 증가된다. 결과적으로, 원료 기체의 수율이 저하된다.
본 발명의 목적은 특정 조건하에 두 개의 버너를 이용함으로써 유리 입자의 침착이 고수율 및 높은 침착 속도로 형성될 수 있도록 하는 수트 예비 성형물의 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 2개의 버너 방법에 의해 달성될 수 있다.
도 1a는 두 개의 버너가 본 발명에 따라 유리 입자를 침착시키는데 이용되는 상태를 도시하는 수직 단면도이고,
도 1b는 침착이 일어나고 버너가 본 발명에 따라 통제되는 수트 표면의 부분 확대도이며,
도 2a는 한 개의 버너가 선행 기술에 따라 유리 입자를 침착시키는데 이용되는 상태를 도시하는 수직 단면도이고,
도 2b는 침착이 일어나고 버너가 선행기술에 따라 통제되는 수트 표면의 부분 확대도이며,
도 3은 선행 기술 분야에서 유리 물질(원 안)의 양 및 침착 표면(사다리꼴)을 조절하는 방법을 도시하는 예시적 다이아그램이고,
도 4는 두 개의 버너가 선행 기술 분야에서 유리 입자를 침착시키는데 이용되는 경우에 계속해서 유리 물질(원 안)의 양 및 침착 표면(사다리꼴)에 있어서의 변형을 도시하는 예시적 다이아그램이다.
본 발명의 제1 국면은,
일차 버너를 이용하여 유리 막대의 외부 주변에 일차 수트 예비 성형물(soot preform)을 형성하고,
이차 버너를 이용하여 일차 수트 예비 성형물의 외부 주변에 이차 수트 예비 성형물을 형성함을 포함하며,
이때 일차 수트 예비 성형물의 직경이 유리 막대 직경의 2 내지 5배의 범위가 되도록 설정하고, 이차 수트 예비 성형물의 두께가 일차 수트 예비 성형물의 두께의 1.5 내지 7배의 범위가 되도록 설정함을 포함하는, 수트 예비 성형물의 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1 국면에 따라, 전체 버너의 성능에 대한 일차 버너의 성능을 최대화할 수 있다.
출발 막대에 대한 일차 수트 예비 성형물의 직경 비가 2배보다 작으면, 일차 버너는 전체 침착에 대해 덜 기여하게 된다. 일차 수트 예비 성형물의 직경이 출발 막대의 직경보다 7배 더 크면, 이차 버너의 불꽃에 의한 일차 버너의 불꽃의 간섭이 격렬해질 수 있다. 결과적으로, 원료 기체의 침착 효율 또는 수율이 상당히 감소된다.
일차 수트 예비 성형물 및 이차 수트 예비 성형물의 두께간의 비는 일차 수트 예비 성형물의 두께의 2 내지 5배의 범위로 설정하여 침착 속도가 특히 개선되도록 하는 것이 바람직하다.
이차 버너의 개구부 말단의 직경이 일차 버너의 것보다 클 경우에, 이차 버너를 이용하여 가열된 수트 예비 성형물의 표면은 일차 버너를 이용하여 가열된 것보다 더 크다. 결과적으로, 일차 예비 성형물 및 이차 예비 성형물의 침착 속도는 각각 보다 양호해진다.
이때, 버너의 직경은 두 경우인, 끝의 버너 직경 또는, 방풍 유리 또는 보호용 튜브가 버너에 결합될 경우에 끝의 방풍 유리 또는 보호용 튜브의 직경으로 한정될 수 있다.
이차 버너의 개구부 말단의 직경이 일차 버너 직경의 2 내지 5배의 범위로 설정될 경우에, 수트 예비 성형물의 침착 표면은 가장 효율적으로 가열될 수 있다.
버너의 각 축과 유리 막대의 축 사이의 각도가 45 내지 75°의 범위인 경우에, VAD 법에 의해 형성된 수트 예비 성형물의 표면은 가장 안정하게 되며, 유리 입자 침착이 높은 효율로 수행될 수 있다.
일차 버너를 이용하는 유리 입자 침착 면적의 중심점과 이차 버너를 이용하는 유리 입자 침착 면적의 중심점 사이의 거리가 수트 예비 성형물 직경의 1/3 이상인 경우에, VAD 법에 의한 침착은 효율적으로 수행된다. 일차 및 이차 버너간의 거리가 상기한 범위보다 짧은 경우에, 각 버너를 이용하여 형성된 불꽃이 서로 간섭함으로써, 유리 입자 및 수트 예비 성형물의 침착이 효과적이지 못하다.
일차 버너를 이용하는 유리 입자 침착 면적의 중심점 및 이차 버너를 이용하는 유리 입자 침착면적의 중심점간의 거리가 수트 예비 성형물 직경의 3배 이하인 것이 바람직하다.
이차 버너로의 원료 기체의 공급이 중단되기 전, 수트 예비 성형물의 형성 종결 시점에, 일차 버너로의 원료 기체의 공급이 중단되는 경우에는, 일차 버너를 이용하여 침착된 유리 입자의 과도한 부분이 감소된다.
일차 버너로의 공급이 중단된 후, 이차 버너는 일차 버너를 이용하는 유리 입자 침착이 중단되는 정지선 아래로 유리 입자를 침착시킨다.
결과적으로, 유리 입자의 침착은 원료의 소모없이 보다 효율적으로 수행되고, 따라서 제조 경비가 감소된다.
유리 입자가 VAD 법에 의해 침착되는 유리 막대는 코어를 갖지만, 유리 막대가 항상 피복재를 갖지는 않는 예비 가공 처리로 제조된다.
이어서, 유리 입자는 VAD 법에 의해 유리 막대 위에 침착시킨다. 이어서 수트 예비 성형물을 압밀시킨다. 이어서, 압밀된 예비 성형물의 외부 직경을 측정한다. 유리 막대의 직경에 대한 압밀된 예비 성형물의 직경비는 일반적으로 2 내지 7의 범위로 설정한다. 환언하면, 전체 유리 입자의 75 내지 95%가 수트 예비 성형물의 침착 단계에서 합성된다. 따라서, 수트 예비 성형물의 생산성 측면에서, 침착 단계가 중요하다. 유리 입자의 침착 속도는 유리 입자의 양 및 침착 표면에서의 침착 효율에 따라 좌우된다.
실리카 유리의 밀도는 2.2g/㎤로 설정하고, 수트 예비 성형물의 벌크 밀도는 0.2 내지 0.7g/㎤, 바람직하게는 0.2 내지 0.4g/㎤의 범위로 설정한다. 이는 수트 예비 성형물이 낮은 벌크 밀도에서 상당히 쉽게 파괴되는 반면에, 수트 예비 성형물은 높은 벌크 밀도에서는 효과적으로 탈수되지 않기 때문이다.
유리 입자를 침착시키는 경우에, 벌크 밀도면에서, 수트 예비 성형물의 외부 직경은 통상 유리 막대의 직경보다 3.2 내지 23배, 바람직하게는 4.1 내지 23배 큰 범위로 설정될 수 있다.
유리 입자는 통상의 VAD 기술에 따라 하나의 버너를 이용하여 침착시켜 왔다. 이 경우에, 수트 예비 성형물의 침착 속도는 (i) 침착되는 유리 입자의 양 및 (ii) 유리 막대 또는 수트 예비 성형물의 침착 표면에 대한 침착 효율을 증가시켜 상승시킬 수 있다.
도 2A는 한 개의 버너가 선행 기술에서 유리 입자를 침착시키는데 이용되는 상태를 도시한 수직 단면도이다. 도 2A를 참조하면, 수트 예비 성형물(202)은 버너(203)를 이용함으로써 유리 막대(201)의 주변에서 합성된다.
도 2B는 버너가 향하는 확대된 침착 부분을 도시하는 부분 확대도이다. 도 2B는 버너로부터 보여지는 수트 예비 성형물의 침착 표면(204) 및 유리 막대의 침착 표면에서 버너로부터 분출되는 원료 기체의 반응에 의해 형성되는 유리 입자의 팽창에 상응하는 원(205)을 도시한다.
도 3은 계속되는 상태 조절(초기 상태 → A → B → C)에 따른 전체 원 부분에 상응하는 유리 입자량의 변화를 나타낸다. 도 3은 또한 사다리꼴 형상으로 보이는 침착 표면 변형의 변화를 나타낸 것이다. 원료 기체의 도입량을 초기 상태로부터 상태 A에 도시된 바와 같이 증가시켜 침착되는 유리 입자의 양을 증가시키는 경우에, 수트 예비 성형물의 직경은 두꺼워진다. 상태 B 및 C에 도시된 바와 같이, 유리 막대에 대한 버너의 상대적 위치는 수트 예비 성형물의 직경이 일정하도록 조절되는데, 이는 코어 직경에 대한 수트 예비 성형물의 직경이 일정한 비로 설정되어야 하기 때문이다. 결과적으로, 수트 예비 성형물의 침착 속도가 확실히 증가하지만, 유리 입자의 합성량의 팽창에 대한 침착되는 양에 기여하는 부분의 비는 보다 작아진다. 침착되는 양에 기여하는 부분은 도 3에서 사다리꼴과 원이 겹치는 부분이다. 도 3에서 원료 기체의 도입량에 상응하는 유리 입자의 합성량의 팽창은 전체 원 부분이다. 따라서, 이는 유리 입자의 수율 면에서는 바람직하지 못하다.
한편, 침착 효율은 침착 표면을 확장시킴으로써 증가된다. 침착 표면은 버너를 아래에 위치시킴으로써 확장된다. 도 1에서, 각도 θ1및 θ2는 버너를 아래에 위치시킴에 따라 증가된다. 도 4는 도 3에 제시된 것과 유사한 상태를 나타낸다. 상태 A에서, 침착 표면은 버너를 아래에 위치시킴으로써 확장된다. 상태 B에서, 원료 기체의 도입량은 증가되는 반면, 침착 표면은 상태 A에서 만큼 넓게 유지된다.
결과적으로, 수트 예비 성형물의 침착 속도는 증가된다. 그러나, 유리 막대의 침착 표면이 확대됨으로 인하여, 수트 예비 성형물의 계면을 가열하는 불꽃은 초기 상태에 비해 계면에 도달하기 어려워지고, 수트 예비 성형물의 계면의 온도가 감소됨으로써 수트 예비 성형물의 벌크 밀도가 저하된다. 따라서, 수트 예비 성형물이 탈수되어 투명해지는 경우에 유리 막대의 계면에 공극이 생성된다. 이 방법은 공극의 생성으로 인하여 바람직하지 못하다.
수트 예비 성형물의 계면에 공극의 생성을 억제하기 위하여, 미심사된 일본 특허 공보 제(소)63-248734호에는 "직경이 고순도 유리 막대의 외부 직경보다 2배 이하로 작은 다공성 유리층 형성용 일차 버너의 용도"가 언급되어 있다(참조: 당해 문헌의 도 4(C)).
수트 예비 성형물의 계면에 생성되는 미세 공극의 문제점이 이 방법으로 해결되지만, 일차 버너를 이용하여 예비 성형된 수트의 양은 압밀후 전체 유리 입자의 양에 비해 훨씬 적다.
따라서, 일차 버너가 상기 언급한 선행 기술에 따라 이용되는 경우에, 일차버너는 수트 예비 성형물의 침착 속도를 개선시키는데 직접 기여하지 못한다. 일차 버너를 이용하여 생성되는 원료 기체의 도입량의 증가를 고려하면, 원료 기체의 전체량에 대한 침착된 유리 입자의 양의 비는 거의 상승되지 않는다. 따라서, 본 방법은 원료 기체의 수율면에서 비효율적이다.
하기 기술되는 조건에 비추어, 전체 단면적에 대한 일차 수트 예비 성형물의 단면적의 비는 2.6%이다. 전체 합성된 수트 예비 성형물의 양에 대한 일차 수트 예비 성형물의 양의 비는 2.7%이다.
유리 막대 주변에 침착되는 유리 입자의 벌크 밀도는 0.3g/㎤이고,
유리 막대의 직경에 대한 압밀후 예비 성형물의 직경비는 4배이며,
유리 막대의 직경에 대한 일차 수트 예비 성형물의 직경비는 2배이다.
상기한 바와 같이, 일차 버너의 침착 속도를 개선시키는 데에 대한 기여도는 거의 찾아보기 어렵다.
한편, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하면서, 원료의 수율을 실현하는 방법으로서 효과적이다.
본 발명의 방법은 하기 조건에 의해 성취된다:
(i) 2 x R1 ≤ R2 ≤ 5 x R1
(ii) 1.5 ≤ (R3 - R2)/(R2 - R1) ≤ 7
상기 식에서,
R1은 유리 막대의 직경이고,
R2는 일차 버너를 이용하여 형성되는 유리 입자로 이루어진 일차 수트 예비성형물의 직경이고,
R3은 이차 버너를 이용하여 형성되는 유리 입자로 이루어진 이차 수트 예비 성형물의 직경이고,
"(R3 - R2)/2"는 이차 버너를 이용하여 침착되는 수트 예비 성형물의 두께이고,
"(R2 - R1)/2"은 일차 버너를 이용하여 형성되는 일차 수트 예비 성형물의 두께이다.
도 1A에서, 수트 예비 성형물(102)은 이차 버너(103) 및 일차 버너(104)를 이용하여 유리 막대(101)의 주변에 형성된다. 상기한 상태에서, 이차 수트 예비 성형물의 두께는 일차 수트 예비 성형물 두께의 2.5 내지 5배의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
도 1B를 참조하면, 큰 원(106)은 이차 버너를 이용하여 형성되는 유리 입자의 팽창, 즉, 이차 버너의 침착 면적을 나타낸다. 또한, 작은 원(107)은 일차 버너를 이용하여 형성되는 유리 입자량의 팽창, 즉, 일차 버너의 침착 면적을 나타낸다. 사다리꼴 부분(108)은 도 1B에서 수트 예비 성형물의 침착 표면을 나타낸다. 일차 및 이차 버너를 이용하는 유리 입자의 침착에 실제로 기여하는 부분은 큰 원(106) 및 작은 원(107)과 사다리꼴 부분(108)이 겹치는 부분으로, 유리 입자의 소모량에 상응한다. 거리 T는 큰 원(106)의 중심점과 작은 원(107)의 중심점 사이의 거리를 나타낸다. 도 1A를 참조하면, 일차 버너의 축(104a) 및 유리 막대의축(101a) 사이의 각도 θ1는 바람직하게는 45 내지 75°의 범위로 설정한다. 이차 버너의 축(103a) 및 유리 막대의 축(101a) 사이의 각도 θ2는 바람직하게는 45 내지 75°의 범위로 설정한다.
본 발명의 양태를 상세히 기술하지만, 본 명세서의 설명은 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
원료 기체(SiCl4), H2및 O2를 유리 입자를 침착시키는 하기 조건하에 유리 입자를 침착시키는데 이용한다.
버너: 두 개의 동축 다관식 버너(개구부 말단의 직경 간의 비(이차 버너/일차 버너)는 3.3이다).
유리 막대의 직경: 30㎜.
일차 수트 예비 성형물의 직경: 100㎜.
일차 및 이차 버너를 이용하여 형성되는 전체 수트 예비 성형물의 직경: 260㎜.
일차 버너 및 이차 버너를 이용하여 각각 침착되는 유리 입자의 팽창 중심점 간의 거리 T: 200㎜.
결과는 다음과 같이 제시된다:
일차 및 이차 버너를 이용하여 형성되는 수트 예비 성형물의 침착 속도:31g/min.
일차 및 이차 버너를 이용하여 형성되는 수트 예비 성형물의 성장 속도: 95㎜/min.
원료 기체의 수율: 55%.
비교 실시예 1
유리 입자는 실시예 1과 동일한 조건하에 침착시키되, 단 하기 조건을 채택한다.
버너: 하나의 동축 다관식 버너(버너 각도: 60°, 이는 유리 막대와 버너 사이에 형성됨).
수트 예비 성형물의 직경: 260㎜.
결과는 다음과 같이 제시된다:
수트 예비 성형물을 형성하는 침착 속도: 22.0g/min.
수트 예비 성형물을 형성하는 성장 속도: 85㎜/min.
원료 기체의 수율: 50%.
실시예 1에서 수트 예비 성형물을 형성하는 종결 시점의 "비유효 부분(non-effective portion)"의 길이는 비교 실시예 1의 것보다 1.3배 길다. 이때, "비유효 부분"은 수트 예비 성형물의 직경이 감소되는 테이퍼(tepered)부분을 의미한다.
비교 실시예 2
유리 입자는 실시예 1과 동일한 조건하에 침착시키되, 단 하기 조건을 채택한다.
버너: 두 개의 동축 다관식 버너(개구부 말단의 직경 간의 비(이차 버너/일차 버너)는 5.0이다).
일차 수트 예비 성형물의 직경: 50㎜.
결과는 다음과 같이 제시된다:
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 침착 속도: 22.3g/min.
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 성장 속도: 85㎜/min.
원료 기체의 수율: 42%.
비교 실시예 3
유리 입자는 실시예 1과 동일한 조건하에 침착시키되, 단 하기 조건을 채택한다.
버너: 두 개의 동심형 다관식 버너(개구부 말단의 직경 간의 비(이차 버너/일차 버너)는 2.0이다).
일차 수트 예비 성형물의 직경: 150㎜.
결과는 다음과 같이 제시된다:
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 침착 속도: 30g/min.
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 성장 속도: 90㎜/min.
원료 기체의 수율: 44%.
실시예 2
유리 입자는 실시예 1과 동일한 조건하에 침착시키되, 단 하기 조건을 채택한다.
버너: 두 개의 동축 다관식 버너(개구부 말단의 직경 간의 비(이차 버너/일차 버너)는 3.3이다).
유리 입자가 일차 및 이차 버너를 이용하여 침착되는 중심점 간의 거리: 80㎜.
결과는 다음과 같이 제시된다:
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 침착 속도: 30g/min.
일차 및 이차 버너를 이용하는 수트 예비 성형물의 성장 속도: 90㎜/min.
원료 기체의 수율: 50%.
실시예 3
유리 입자는 실시예 1과 동일한 조건하에 침착시키되, 단 일차 버너에 공급되는 원료 기체의 공급은 수트 예비 성형물의 형성이 완료되는 예상 시간보다 30분 전에 중단한다.
그 결과, "유효 부분(effective portion)"은 변하지 않고 잔류하는 반면에, 종결 시점의 비유효 부분의 길이는 비교 실시예 1과 동일한 길이로 감소된다. 이때, "유효 부분"은 수트 예비 성형물의 직경이 일정한 부분을 의미한다.
2개 버너 방법에 의한 수트 예비 성형물의 형성시, 본 발명에 의해 원료 기체의 높은 수율 및 수트 예비 성형물의 높은 침착 속도가 성취된다.

Claims (7)

  1. 일차 버너를 이용하여 유리 막대의 외부 주변에 일차 수트 예비 성형물(soot preform)을 형성하고,
    이차 버너를 이용하여 일차 수트 예비 성형물의 외부 주변에 이차 수트 예비 성형물을 형성함을 포함하며,
    이때 일차 수트 예비 성형물의 직경이 유리 막대 직경의 2 내지 5배의 범위가 되도록 설정하고, 이차 수트 예비 성형물의 두께가 일차 수트 예비 성형물의 두께의 1.5 내지 7배의 범위가 되도록 설정함을 포함하는, 유리 막대의 외부 주변에의 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이차 수트 예비 성형물의 두께가 일차 수트 예비 성형물의 두께의 2 내지 5배로 설정되는 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 이차 버너의 개구부 말단의 직경이 일차 버너의 개구부 말단의 직경보다 큰 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서, 이차 버너의 개구부 말단의 직경이 일차 버너의 개구부 말단의 직경의 2 내지 5배로 설정되는 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 일차 버너와 유리 막대 사이의 각도가 45 내지 75°의 범위이고, 이차 버너와 유리 막대 사이의 각도가 45 내지 75°의 범위인 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 일차 버너를 이용하여 형성되는 유리 입자의 팽창 중심점과 이차 버너에 의해 형성되는 유리 입자의 팽창 중심점 사이의 거리가 일차 및 이차 버너에 의해 형성되는 수트 예비 성형물의 직경보다 1/3 이상 큰 수트 예비 성형물의 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 이차 버너로의 원료 기체의 공급을 중단하기 전, 수트 예비 성형물의 형성 종결 시점에, 일차 버너로의 원료 기체의 공급을 중단함을 추가로 포함하는 수트 예비 성형물의 형성 방법.
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