專利名稱：多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法
多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)作為光纖原材的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)，并脫水及透明玻璃化的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法。
背景技術(shù)：
作為光纖原材的多孔質(zhì)玻璃母材是通過氣相軸向沉積法(Vapor AxialDeposition,簡稱 VAD 法)或外氣相沉積法(Outside Vapor Deposition,簡稱 OVD 法)使玻璃微粒子堆積在起始構(gòu)件上而制造的。將該多孔質(zhì)玻璃母材吊裝在由Si3N4這樣的構(gòu)件拼接起來的長軸的前端，并且插入氣體環(huán)境中含有脫水反應(yīng)用氣體及惰性氣體的爐心管內(nèi)，通過使其一邊旋轉(zhuǎn)一邊從鉛垂上方向下方下降，經(jīng)過加熱區(qū)域進(jìn)行燒結(jié)，并進(jìn)行脫水及透明玻璃化處理，由此獲得包含纖芯和包層的光纖預(yù)成型件。將該光纖預(yù)成型件延伸到規(guī)定的直徑之后，用拉線機(jī)進(jìn)行拉線而得到光纖。這樣，一邊在拼接而成的長軸的前端吊裝多孔質(zhì)玻璃母材這樣的重量物，一邊處理燒結(jié)步驟，在處理中發(fā)生地震或者大震動(dòng)(后續(xù)均用地震代表)的時(shí)候，軸及母材大幅度搖擺，因?yàn)檫@些重量物的負(fù)載而在軸的接縫或軸與母材的接合部這些較弱的部分產(chǎn)生損壞，結(jié)果存在母材容易落下的問題。如果母材這樣落下，則落下后的母材不僅變?yōu)椴涣计?，爐心管及燒結(jié)裝置也將產(chǎn)生損傷。尤其是近年來，為了降低成本急速地推進(jìn)多孔質(zhì)母材的大型化，由此進(jìn)一步加大了落下的風(fēng)險(xiǎn)。為了防止這種因地震造成的落下，考慮導(dǎo)入用于防止搖擺的免震裝置之類的方法，但是該方法存在設(shè)備成本大幅度提高的問題，而且，為了將該免震裝置導(dǎo)入到已有設(shè)備上，設(shè)置空間也存在較大問題。
發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供一種在對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)并脫水及透明玻璃化處理的時(shí)候，不使質(zhì)量下降的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法。
解決課題的手段較理想的是，多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，在一邊使多孔質(zhì)玻璃母材旋轉(zhuǎn)一邊從鉛垂上方向鉛垂下方下降，并且使其通過加熱爐體而燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃的燒結(jié)方法中，特征在于在所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)過程中變更旋轉(zhuǎn)速度。另外，優(yōu)選的是所述旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)母材的下降位置而階梯狀或者連續(xù)地變更。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明提供的燒結(jié)方法，可以得到如下優(yōu)良效果:在對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)并脫水及透明玻璃化處理時(shí)，不降低質(zhì)量，且多孔質(zhì)玻璃母材不易落下，纖芯的偏芯得以抑制。


圖1是表示光纖母材的燒結(jié)裝置的一例的概略縱剖面圖。
圖2是示意性地表示燒結(jié)開始時(shí)的狀態(tài)的燒結(jié)裝置的概略剖面圖。
圖3是示意性地表示燒結(jié)結(jié)束時(shí)的狀態(tài)的燒結(jié)裝置的概略縱剖面圖。
圖4是通過表形式表示變更旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)的結(jié)果的圖。
圖5是通過表形式表示變更旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)時(shí)的落下根數(shù)及偏心率的圖。
符號(hào)說明
I芯棒、2虛設(shè)部、3多孔質(zhì)玻璃母材、4爐心管、5隔熱材料、6加熱器、7驅(qū)動(dòng)源、8速度控制裝置、9旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、10軸、11氣體導(dǎo)入部、12排氣口、20燒結(jié)裝置發(fā)明的實(shí)施方式圖1是表示光纖母材的燒結(jié)裝置的一例的概略縱剖面圖。多孔質(zhì)玻璃母材3經(jīng)由被連接在芯棒I上的虛設(shè)部2而連接到軸10上，并且在爐內(nèi)下垂。多孔質(zhì)玻璃母材3 —邊利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，一邊通過驅(qū)動(dòng)源7在由速度控制裝置8控制下降速度的同時(shí)從鉛垂上方向鉛垂下方下降而燒結(jié)。另外，在爐心管4內(nèi)利用由隔熱材料5覆蓋的加熱器6進(jìn)行加熱。而且，在爐心管4內(nèi)，從氣體導(dǎo)入部11供給作為脫水反應(yīng)用氣體的氯氣和作為不活潑氣體的氦氣，并 從排氣口 12排出。多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)是按如下方式實(shí)施。氯氣和氦氣從各自的供給源(未圖示)導(dǎo)入到氣體導(dǎo)入管11，氯氣和氦氣混合后被導(dǎo)入到爐心管4內(nèi)，充滿爐心管4內(nèi)。多孔質(zhì)玻璃母材3 —邊利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)，一邊通過驅(qū)動(dòng)源7由速度控制裝置8控制而低速下降。多孔質(zhì)玻璃母材3 —邊以低速下降一邊通過由加熱器6進(jìn)行加熱的加熱區(qū)域而燒結(jié)，并進(jìn)行脫水及透明玻璃化處理。另外，以下實(shí)施例中使用的多孔質(zhì)玻璃母材3是通過外氣相沉積法使玻璃微粒子堆積而成的。在多孔質(zhì)玻璃母材3的燒結(jié)過程中發(fā)生地震時(shí)，因地震而施加的力使軸及母材偏離旋轉(zhuǎn)軸的中心。當(dāng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度越快，旋轉(zhuǎn)造成的接線方向的力就越大，因此，因地震而施加的力與旋轉(zhuǎn)力合成后的力也越大，軸及母材的搖晃也越大。這樣，軸的接縫或軸與母材的接合部這些強(qiáng)度較弱的部分會(huì)產(chǎn)生破損，而導(dǎo)致母材落下。為了減小這種因地震造成的軸及母材的晃動(dòng)，有效的是減小旋轉(zhuǎn)造成的接線方向的力，也就是說，減慢旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)，使得即使因地震而施加了力的情況下，也能減小地震的搖動(dòng)與旋轉(zhuǎn)力合成后的力。然而，如果減慢旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行燒結(jié)，則會(huì)產(chǎn)生多孔質(zhì)玻璃母材3以厚度不等狀態(tài)玻璃化，中心部的纖芯偏芯的問題。該纖芯的偏芯是因?yàn)槿缦虑闆r而產(chǎn)生的:由于多少會(huì)存在粉末的偏轉(zhuǎn)或絕熱材5的部分劣化等，根據(jù)爐體內(nèi)的角度方向而產(chǎn)生溫度分布，母材橫截面積內(nèi)的角度方向的溫度分布變大，從溫度較高的方向起進(jìn)行玻璃化。這樣減慢旋轉(zhuǎn)速度，則會(huì)產(chǎn)生纖芯的偏芯變大這樣的質(zhì)量上的問題。關(guān)于該偏芯的問題，與如圖2所示的在上部存在未燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材3作為爐心管4的蓋起作用的燒結(jié)前半相比，在如圖3所示的上部無未燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材3而使其上部成為開放系統(tǒng)的燒結(jié)后半中會(huì)更顯著地產(chǎn)生。這是因?yàn)?，即使隔熱材?部分劣化，但位于與已劣化的隔熱材料相對(duì)的位置的未燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材3也會(huì)發(fā)揮隔熱材料的作用，從而可抑制爐體內(nèi)沿角度方向產(chǎn)生溫度分布的情況。因此，在本實(shí)施方式中，在多孔質(zhì)玻璃母材3的燒結(jié)中變更旋轉(zhuǎn)速度。例如，燒結(jié)開始時(shí)使旋轉(zhuǎn)速度較慢，隨著燒結(jié)的進(jìn)行而加快旋轉(zhuǎn)速度。這樣，可以縮短在燒結(jié)時(shí)間中旋轉(zhuǎn)速度快所占的時(shí)間段，也就是容易落下的時(shí)間段，并且也能夠抑制容易在燒結(jié)后半部產(chǎn)生的纖芯的偏芯。在這種情況下，在將燒結(jié)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為A，將設(shè)燒結(jié)結(jié)束時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r2時(shí)，為使< r2，可根據(jù)多孔質(zhì)玻璃母材3的下降位置來提高旋轉(zhuǎn)速度。另夕卜，在芯棒I上連接著虛設(shè)部2的起始構(gòu)件的外側(cè)堆積150kg玻璃微粒子而形成的多孔質(zhì)玻璃母材3中，如果旋轉(zhuǎn)速度在燒結(jié)開始側(cè)為5 (rpm)以下,在燒結(jié)結(jié)束側(cè)為7 (rpm)以上，則更好。作為在多孔質(zhì)玻璃母材3的燒結(jié)中變更旋轉(zhuǎn)速度的其他例，也可以在燒結(jié)開始時(shí)加快多孔質(zhì)玻璃母材3的旋轉(zhuǎn)速度。在這種情況下，在將燒結(jié)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r3，將燒結(jié)中的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r4，將燒結(jié)結(jié)束時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r5時(shí)，為使r3 > r4、r5 > r4，也可以根據(jù)多孔質(zhì)玻璃母材3的下降位置變更旋轉(zhuǎn)速度。由此，即使在燒結(jié)開始時(shí)在爐心管4內(nèi)產(chǎn)生溫度分布，也能夠抑制纖芯的偏芯。旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)母材的下降位置，即可以呈階梯狀變更，也可以連續(xù)地變更。通過使旋轉(zhuǎn)速度階梯狀變更，能夠容易地進(jìn)行燒結(jié)裝置20的速度控制，使速度控制機(jī)構(gòu)可以簡易的構(gòu)造。另外，通過連續(xù)地變更旋轉(zhuǎn)速度，能夠降低旋轉(zhuǎn)速度的變更對(duì)光纖預(yù)成型件造成的影響。另外，多孔質(zhì)玻璃母材3的旋轉(zhuǎn)速度的變更并不局限于本實(shí)施方式中所說明的變更。例如，也可以重復(fù)多次加快旋轉(zhuǎn)速度的變更和減慢旋轉(zhuǎn)速度的變更。而且，也可以變更加快時(shí)或者減慢時(shí)的加速度。
實(shí)施例[預(yù)備試驗(yàn)]
準(zhǔn)備在外徑50mm、長度2000mm的芯棒I的兩端部連接了虛設(shè)部2的起始構(gòu)件的外側(cè)堆積150kg的玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃母材3，使用A G這7臺(tái)燒結(jié)裝置20，在2個(gè)月間各燒結(jié)了 50根。另外，在這2個(gè)月之間，發(fā)生了 2次25gal以上的地震、8次8 25gal的地震、49次小于8gal的地震。

圖4是以表形式表示變更旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)的結(jié)果的圖。如圖4所示，在每個(gè)燒結(jié)裝置20中分別以I 13rpm之間設(shè)定母材的旋轉(zhuǎn)速度，在燒結(jié)中未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度的變更。而且，作為表示被燒結(jié)的光纖預(yù)成型件的偏芯的指標(biāo)，用纖芯的軸芯與光纖預(yù)成型件的中心的偏差除以光纖預(yù)成型件的直徑來計(jì)算偏芯率，求出各光纖預(yù)成型件的最大偏芯率，進(jìn)而求出各批次50根的平均值后在圖4中集中表示。如圖4所示，可知旋轉(zhuǎn)速度越慢落下根數(shù)越少，使旋轉(zhuǎn)速度在5rpm以下能夠防止地震造成的落下。然而，如果旋轉(zhuǎn)速度慢于5rpm,則出現(xiàn)了最大偏芯率變高的傾向。[實(shí)施例1]
準(zhǔn)備與預(yù)備試驗(yàn)中使用的多孔質(zhì)玻璃母材3相同的材料，從燒結(jié)開始到全部下降距離的80%為止，以5rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)，以后，到燒結(jié)結(jié)束為止將旋轉(zhuǎn)速度加快為7rpm,在2個(gè)月之間燒結(jié)了 50根。另外，在這2個(gè)月之間，發(fā)生了 2次25gal以上的地震、7次8 25gal的地震、45次小于8gal的地震。圖5是以表形式表示變更旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行燒結(jié)時(shí)的落下根數(shù)及偏心率的圖。從圖5可以明白，既不存在因地震導(dǎo)致的落下，最大偏芯率也未提高。
權(quán)利要求
1.一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其是通過一邊使多孔質(zhì)玻璃母材旋轉(zhuǎn)一邊從鉛垂上方向鉛垂下方下降，使其通過加熱爐體而進(jìn)行燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃的燒結(jié)方法，其特征在于: 在燒結(jié)所述多孔質(zhì)玻璃母材的過程中變更旋轉(zhuǎn)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于: 至少隨著所述多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)的進(jìn)行，而加快旋轉(zhuǎn)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于: 在將燒結(jié)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為A，將燒結(jié)結(jié)束時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r2時(shí)，為使A < r2,而根據(jù)所述多孔質(zhì)玻璃母材的下降位置來提高旋轉(zhuǎn)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于:， 將所述旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r1≤ 5 (rpm)、r2≥7 (rpm)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于: 當(dāng)將燒結(jié)開始時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為IV將燒結(jié)中的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r4，將燒結(jié)結(jié)束時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為r5時(shí)，為使r3 > r4、r5 > r4,而根據(jù)所述多孔質(zhì)玻璃母材的下降位置來變更旋轉(zhuǎn)速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于: 根據(jù)所述多孔質(zhì)玻璃母材的下降位置，階梯狀地變更所述旋轉(zhuǎn)速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于: 根據(jù)所述多孔質(zhì)玻璃母材的下降位置，連續(xù)地變更所述旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材并進(jìn)行脫水及透明玻璃化處理時(shí)，即使在發(fā)生了地震或大振動(dòng)的情況下，多孔質(zhì)玻璃母材仍不易落下，且不會(huì)降低質(zhì)量的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法。本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法是通過一邊使多孔質(zhì)玻璃母材旋轉(zhuǎn)一邊從鉛垂上方向鉛垂下方下降，使其通過加熱爐體而進(jìn)行燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃的燒結(jié)方法，其特征在于在燒結(jié)所述多孔質(zhì)玻璃母材的過程中變更旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號(hào)C03B37/012GK103241935SQ20131004614
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者吉田真 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社