【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、ガラス微粒子を原料として用い、このガラス微粒子を出発材表面に火炎とともに吹き付けて出発材にガラス微粒子を付着かつ堆積させることにより、多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法に関するものである。本発明の多孔質ガラス微粒子堆積体は、例えば光ファイバ用ガラス母材等として用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、ＯＶＤ法及びＶＡＤ法等が公知である。これらの方法は、Ｈ２及びＯ２、又はＣＨ４及びＯ２などの燃焼によって生じた火炎中にＳｉＣｌ４等の原料ガスを供給し、火炎加水分解反応及び／又は燃焼反応によって生じたＳｉＯ２微粒子をターゲットの表面に付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
上記ＯＶＤ法及びＶＡＤ法においては、ＳｉＣｌ４からＳｉＯ２が生成する際にＨＣｌが副生物として生成されるため、製造装置からの排気ガス中にＨＣｌが含まれ、排気ガスの処理が必要であり、また、装置に用いる材料もＨＣｌに耐えうる材料を用いることが必要である。
【０００４】
上記ＯＶＤ法及びＶＡＤ法のように製造装置中でＳｉＣｌ４からＳｉＯ２を生成させるのではなく、予め合成されたＳｉＯ２ガラス微粒子又は天然石英粉末などを原料として用い、このガラス微粒子等を出発材の表面に付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法が知られている。具体的には、光ファイバ用ガラス母材を製造する方法として、２００メッシュ程度のガラス粉末をプラズマ中で溶融させてターゲット表面に付着かつ堆積させる方法（プラズマ溶射法）が知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
さらに、粒径０．０１〜０．０５μｍのＳｉＯ２粒子を気相合成し、基材に向けて噴射される火炎中にこの粒子を噴霧して、ＳｉＯ２粒子を基体上に堆積させる方法、あるいは前記ＳｉＯ２粒子を誘導炉又はプラズマ炉を通して基体表面に向けて噴霧し、ＳｉＯ２粒子を基体上に堆積させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法においては、ＳｉＯ２粒子は、ＳｉＯ２粒子を分散させた溶液を用いて噴霧され、この溶媒成分は火炎、又は誘導炉もしくはプラズマ炉によって蒸気となる。
【０００６】
上記ＯＶＤ及びＶＡＤ法等の化学気相合成によるガラス微粒子合成を反応装置内で行う方法に比較して、予め調製されたＳｉＯ２粒子等の粉末を用い、出発材にガラス微粒子を付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法は、単位時間あたりに出発材表面に堆積することができるガラス微粒子の量を多くすることができるため、多孔質ガラス微粒子堆積体の生産速度を高めることができ、かつ出発材へのガラス微粒子の堆積工程においてＨＣｌの発生がない点で好ましい。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５０−９９３４２号公報
【特許文献２】
特開昭６１−７７６３１号公報
【非特許文献１】
Ｔｉｎｇｉ Ｌｉ編，「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｖｏｌ．１」，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ ，１９８５年，第２及び第３章。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のとおり、予め調製されたガラス微粒子を出発材表面に付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法においては、ガラス微粒子の粉末が原料として用いられる。したがって、この製造方法においては、原料のガラス微粒子粉末を、原料貯蔵タンクから、出発材に向けられたバーナ又はプラズマ炉等の加熱炉に供給する必要がある。しかしながら、例えばバーナのポートへ通じる配管は細いため、粉末によって配管が閉塞されやすく、この配管中で粉末を輸送することは簡単ではない。
【０００９】
上記特許文献２に記載されている方法の場合、原料のガラス微粒子は、溶媒に分散された分散溶液として噴射ノズルから、バーナあるいは誘導炉又はプラズマ炉を通してターゲット表面に供給される。この方法の場合、溶媒の気化熱によりガラス微粒子の温度の低下が生じやすく、また溶媒を使用することが必要であるという点で好ましくない。
【００１０】
したがって、本発明は、原料としてガラス粉末を用い、出発材にガラス微粒子を付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法において、原料であるガラス粉末をバーナに効率良く連続して供給する方法及びその方法を用いた多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法は、ガラス微粒子を含む火炎をバーナから出発材の表面に吹き付け、出発材の表面にガラス微粒子を付着かつ堆積させる多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法において、モーノポンプを使用してガラス微粒子をバーナへ供給することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明のガラス微粒子堆積体の製造法は、ガラス微粒子を含む火炎をバーナから出発材の表面に吹き付け、出発材の表面にガラス微粒子を付着かつ堆積させる多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法において、モーノポンプを使用してガラス微粒子をバーナへ供給し、さらにガラス微粒子と気体とを混合して得られる混合物を前記バーナから噴射させることによって、ガラス微粒子を火炎中に供給することを特徴とするものである。
【００１３】
さらに上記製造法において、ガラス微粒子を、バーナの中心ポートから火炎中に供給することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ガラス微粒子を含む火炎をバーナから出発材の表面に吹き付け、出発材の表面にガラス微粒子を付着かつ堆積させる多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法において、モーノポンプを使用することにより原料のガラス微粒子をバーナへスムーズに供給できることを見いだした。さらに本発明者らは、ガラス微粒子を含む火炎をバーナから出発材の表面に吹き付け、出発材の表面にガラス微粒子を付着かつ堆積させる多孔質ガラス微粒子堆積体の製造法において、モーノポンプを使用してガラス微粒子をバーナへ供給し、さらにガラス微粒子を気体と混合して混合物とし、この混合物をバーナに供給してバーナから火炎中に噴射させることによって、ガラス微粒子を火炎中にスムーズに供給できることを見いだした。さらに本発明者らは、上記製造法において、ガラス微粒子を多重管バーナの中心ポートから火炎中に供給した場合に、ガラス微粒子が効率良く出発材に付着かつ堆積されることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１５】
本明細書において、粉末を構成する粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって約１０００個の粒子の直径を測定し、測定結果から粒子の直径に対する粒子数のヒストグラムを作成し、このヒストグラムから累積粒子径が、測定された全粒子径の合計の５０％になるときの粒子の直径の値である。粉末の比表面積は、ＢＥＴ法によって測定した値である。嵩密度は、軽く容器をたたきながら、測定対象である粉体を一定体積の容器内に入れ、容器内にはいった粉体の質量を測定し、その質量を容器の内容積で割って得た値である。
【００１６】
以下に図に基づいて本発明の製造法を説明する。
図１は、本発明の製造法を実施するための装置を模式的に示した図であり、本発明を説明するために必要な部分のみを表しており、図に表されていない装置等を適宜用いることができる。図１に示した装置は、ＶＡＤ法として知られる軸付け法で用いられる装置と概略同じ構成を有する。
【００１７】
図１において、出発材（１）は、その上部で回転手段（３）に結合される。回転手段（３）は、出発材（１）を上下に昇降可能な昇降手段（４）に結合される。出発材（１）を取り囲んで反応容器（７）が配置される。反応容器（７）にバーナ（５）が配置され、出発材（１）又は出発材（１）にガラス微粒子が堆積されて形成されつつある多孔質ガラス微粒子堆積体（２）（以下、「スート体（２）」ともいう。）の下部にバーナ（５）から火炎（６）が噴射される。バーナ（６）は中心ポート（１０）及びその外側の外側ポート（１１）を同心円状に有する多重管バーナである。なお図１には、図の簡略化のために外側ポート（１１）を２つしか示していないが、実際に用いる多重管バーナは、例えば中心ポートのほかに外側ポートを４つ有する５重管バーナ、あるいは、中心ポートのほかに外側ポートを７つ有する８重管バーナ等である。
【００１８】
バーナ（５）の中心ポート（１０）には、配管（１８）が結合され、配管（１８）にはガラス粉末供給ライン（１６）、及びガラス粉末と混合されるキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン（１７）が連結される。ガラス粉末供給ライン（１６）はモーノポンプ（２０）と連結され、モーノポンプ（２０）は原料粉末用タンク（２１）（以下、「原料タンク（２１）」ともいう。）と結合される。
【００１９】
図１に示した装置において、出発材（１）は回転手段によってその長手方向を中心軸として回転される。回転される出発材（１）の下部に、バーナ（５）から噴射された火炎（６）が吹きつけられる。火炎（６）中に含まれるガラス微粒子（３０）が、出発材（１）又はスート体（２）の下部に付着かつ堆積されるとともに、出発材（１）は昇降手段（４）によって上方へ引き上げられ、スート体（２）の長さが長くなっていく。
【００２０】
原料であるガラス粉末は、原料タンク（２１）に貯蔵される。原料タンク（２１）中のガラス粉末は、モーノポンプ（２０）によってガラス粉末供給ライン（１６）へ連続して送られる。キャリアガス供給ライン（１７）には、キャリアガスが供給される。供給されたキャリアガスは、ガラス粉末供給ライン（１６）及びキャリアガス供給ライン（１７）の交差する場所において、原料であるガラス粉末と混合される。キャリアガスと混合されたガラス粉末は、キャリアガスによって搬送され、配管（１８）を通り、さらにバーナの中心ポート（１０）を通って火炎（６）の中に供給される。なお、バーナ（５）の中心ポート（１０）の外側のポート（１１）には、可燃性ガス、助燃性ガス、及び所望によりシールガスが供給され、火炎が形成される。
【００２１】
火炎（６）中に供給されたガラス粉末、すなわちガラス微粒子は、火炎の熱によって熔融又は軟化されて、出発材（１）又はスート体（２）の表面に吹き付けられて付着かつ堆積される。このとき、ガラス微粒子の粒径が小さいほど、サーモフォレシス効果によってスート体（２）等の表面に付着しやすい。
【００２２】
スート体（２）の製造に伴って消費される原料粉末は、適宜、バルブ（２２）を開いて原料タンク（２１）へ補充される。
【００２３】
本発明の製造法に用いる原料のガラス粉末としては、シリカガラスを含む粉末を用いることが好ましい。シリカガラスを含む粉末としては、ＳｉＣｌ４及びテトラアルコキシシラン等からなる群から選ばれる１以上の原料を加水分解及び縮合させて得られる粉末が例示できる。その他に、この原料粉末は、ＳｉＣｌ４、又は有機シリコン化合物、例えば（ＣＨ３）３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ３）３の酸化反応によっても製造できる。このようなＳｉＯ２微粒子は市販されており、例えばドイツ国ＤＥＧＵＳＳＡ社のＡＥＲＯＳＩＬ（商標）、及びシーアイ化成社のＮａｎｏ Ｔｅｋ（商標）等があげられ、粉末の平均粒子径は７〜５０ｎｍのものが知られている。
【００２４】
本発明の製造法においては、さらに、原料のガラス粉末として０．２μｍ以下の平均粒子径を有するガラス粉末を原料として用いることが好ましい。なぜなら、平均粒子径が０．２μｍ以下のガラス粉末、すなわちガラス微粒子は、粒子どうしが凝集しにくいため、モーノポンプを使用することによって、原料のガラス粉末による閉塞を生じることなく、原料タンク（２１）からガラス粉末供給ライン（１６）にスムーズにガラス粉末を輸送することができるからである。
【００２５】
さらに、用いるガラス粉末の平均粒子径が０．２μｍ以下である場合、ガラス粉末供給ライン（１６）から送り出されるガラス粉末と、キャリアガス供給ラインから供給されるキャリアガスとが混合された混合物が高い流動性を有するため、ガラス粉末はキャリアガスに搬送されて配管（１８）内を通り、バーナ（５）の中心ポート（１０）まで非常にスムーズに運ばれることができる。原料のガラス微粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えると、配管等の閉塞が起きやすくなる場合がある。
【００２６】
すなわち、本発明において用いるガラス微粒子は、平均粒子径が０．２μｍ以下、特に平均粒子径が０．０５μｍ以下のＳｉＯ２粒子であることが好ましい。このようなＳｉＯ２粒子は、通常、その嵩密度が０．０３〜０．１ｇ／ｃｍ３であり、ＳｉＯ２ガラスの真密度２．２ｇ／ｃｍ３のわずかに１．５〜５％しかない。この低い嵩密度は、粒子表面が静電気を帯びることによる粒子間の静電反発によるものと考えられる。この、嵩密度が低くかつ粒子どうしが凝集しにくいＳｉＯ２微粒子からなる粉末は、粒子間の凝集力が小さいために、モーノポンプによる輸送を容易に行うことができ、さらに気体と混合された場合に気体の流れとともに流動することができる。ただし、モーノポンプによる輸送を容易に行うことができ、かつキャリアガスとの混合物がキャリアガスによって配管中を容易に搬送されることができる範囲で、上記ＳｉＯ２微粒子に他の粒子を混合して用いることができる。
【００２７】
本発明の製造法に用いる上記ＳｉＯ２粒子は、その表面に存在するＳｉＯＨ基の一部又は全部を公知の方法によってＳｉＯＲ基に置換したものを用いることができる。ＳｉＯＲ基のＯＲ基としては、（ＣＨ３）３ＳｉＯ基、（ｔ−Ｃ４Ｈ９）（ＣＨ３）２ＳｉＯ基、及び（Ｃ２Ｈ５）３ＳｉＯ基等の一官能ＯＲ基、並びに２以上のＳｉＯＨ基と反応可能な、−ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｏ−基、−ＯＳｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｏ−基、及びＣ８Ｈ１７Ｓｉ（Ｏ−）３基等の多官能ＯＲ基が例示でき、これらから選ばれる一種以上の官能基を用いることができる。
【００２８】
本発明の製造法においては、原料として、上記ＳｉＯ２粉末とともに、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２等からなる群から選ばれる１種以上の金属酸化物粉末を併用することができる。本発明の製造法に用いるための前記金属酸化物粉末としては、例えば、金属蒸発酸化法によって製造される金属酸化物微粒子が好ましく、具体的には、Ａｌ２Ｏ３粉末（ＢＥＴ法によって測定された平均粒子径が０．０３３μｍ、見掛比重０．２３ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ法によって測定された比表面積が５０ｍ２／ｇであるＡｌ２Ｏ３粉末：シーアイ化成社製）、ＴｉＯ２粉末（ＢＥＴ法によって測定された平均粒子径が０．０３０μｍ、見掛比重０．２６ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ法によって測定された比表面積が５０ｍ２／ｇであるＴｉＯ２粉末：シーアイ化成社製）等の金属酸化物粉末が例示できる。
【００２９】
ＳｉＯ２粉末と他の金属酸化物粉末とを併用する方法としては、ＳｉＯ２粉末に他の金属酸化物粉末が混合された混合物を原料粉末として用いる方法、所定の元素組成比となるように合成された複合酸化物粉末を原料粉末として用いる方法、並びに、この他の金属酸化物粉末がモーノポンプによって搬送可能であり、かつキャリアガスによって搬送可能である場合は、上述した粉末のバーナへの供給方法によって、上記ＳｉＯ２粉末と別な供給ラインによってバーナの火炎中に供給する方法が例示できる。
【００３０】
上述のとおり、本発明の製造法においては、ＳｉＯ２粉末等の原料粉末は、原料タンク（２１）からポンプを用いてガラス粉末供給ライン（１６）に送られる。本発明においては、このポンプとしてモーノポンプを使用する。
【００３１】
モーノポンプとは、いわゆる一軸偏心ねじポンプとして知られるポンプである。このポンプは、偏心ねじ及びそのねじを取り囲む外側部材との間に空間を有しており、偏心ねじを回転させることによって、その空間内に外部から材料を吸い込み、さらにこの空間内に取り込んだ材料を一定方向へ押し出すというポンプである。モーノポンプをさらに詳しく説明すると、ネジにあたるローターと、ローターを取り囲む外側部材（ステーター）を有している。ローターは一般に金属製で独自のひねり角を有し、その断面は真円である。ステーターは弾性材質であり、ローターをぴったりと包み込む。ステーターの断面は長円形である。ローターをステーターに装着すると両者の間には接線によって厳密にシールされた連続するらせん状の空間が生じる。ローターを回転させるとステーター内をローターが回転するとともに往復運動をし、その結果、前記のらせん状空間に充填された粉体が吸込側から吐出側に移送される。このとき、粉体の移送は、無脈動で定量移送される。モーノポンプにおいてはローターの回転速度によって物質の移送量を制御することができる。ローター及びステーターの材質及び寸法等は所望により変更することが可能であり、用途に応じて最適化することができる。モーノポンプとしては、具体的には、例えば特開平０７−１１９６４７号公報、特開平９−６７０１８号公報、特開２００１−１５１３４６号公報に記載されているものが例示できる。
【００３２】
モーノポンプは、材料を送り出すときに、材料の吐出量の経時的な変動がきわめて小さく、ポンプに通常みられる周期的な吐出量の変動（いわゆる脈動）がないことから、均一な一定の供給速度で原料粉末をバーナに送ることができることから、本発明の製造法に用いるポンプとしてきわめて好ましい。
【００３３】
本発明の製造法においては、上記モーノポンプを用いるとともに、上述のとおり、平均粒子径が０．２μｍ以下のＳｉＯ２粉末を原料として用いた場合、平均粒子径が０．２μｍを超えるＳｉＯ２粉末を原料として用いた場合よりも、原料による配管及びポンプの閉塞がさらにいっそう生じにくくなり、原料タンク（２１）かガラス粉末供給ライン（２１）へ原料粉末をさらにいっそうスムーズに送ることができる。
【００３４】
本発明の製造法においては、上記ＳｉＯ２粉末等のガラス微粒子のほか、可燃性ガス、助燃性ガス及び所望によりシールガスをバーナ（５）に供給し、火炎（６）が形成される。可燃性ガスとしては、水素ガス、メタンガス、及びプロパンガス等から選ばれる１以上のガスを用いることが好ましく、特に火炎の温度を高くすることができることから、水素ガスを用いることが好ましい。助燃性ガスとしては、例えば酸素及び／又は空気を用いることが好ましい。シールガスとしては、不活性ガス及び窒素ガスが好ましく、例えば、ヘリウム、アルゴン、及び窒素等からなる群から選ばれる１以上のガスを用いることが好ましい。
【００３５】
本発明の製造法において、モーノポンプ（２０）によって原料タンク（２１）からガラス粉末供給ライン（１６）に送られてきた原料粉末と混合され、さらに原料粉末を配管（１８）及び中心ポート（１０）を通ってバーナ火炎（６）の中へ搬送するために用いられるキャリアガスとしては、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス及び窒素ガスのほか、上記可燃性ガス、上記助燃性ガスから選ばれる１種以上のガスを用いることができる。
【００３６】
本発明の製造法に用いるバーナ（５）としては上述のとおり、各種ガスを噴射するためのポートが略同心円状に配置された多重管バーナが好ましく、このような多重管バーナは公知である。本発明で用いることができる多重管バーナの一例について、バーナの端面からみた各ガス供給ポートの配置を図２に模式的に示した。図２には、多重管バーナの一例として８重管バーナの端面を示した。このバーナは中心ポート（４１）の直近の外周に第２ポート（４２）が配置され、さらにその外側に順次第３ポート（４３）、第４ポート（４４）、第５ポート（４５）、第６ポート（４６）、第７ポート（４７）、第８ポート（４８）が配置される。各ポートを仕切るために、同心円状に円筒状の通常は石英ガラスからなる隔壁が配置される。これらの各ポートには、別々の供給ラインからそれぞれ別々のガス等が供給可能である。本発明の製造法においては、原料粉末（３０）及びキャリアガスからなる混合物が中心ポート（４１）に供給されることが特に好ましい。これは、原料粉末及びキャリアガスからなる混合物をバーナの中心ポート（４１）から火炎（６）中に噴射させることにより、原料であるガラス微粒子が火炎の中心にあつまるため、ガラス微粒子が効率よく出発材表面にあたること、及び火炎中においてガラス微粒子が効率よく加熱されるため、サーモフォレシス効果によってガラス微粒子が出発材表面に付着かつ堆積されやすくなることによる。
【００３７】
さらに、原料として用いられたガラス粉末が出発材（１）に高い効率で堆積されることから、キャリアガスとして可燃性ガス、例えば水素ガス、及び助燃性ガス、例えば酸素ガスからなる群から選ばれる１以上のガスを含むガス用いることが好ましい。これは、バーナ火炎中において原料粉末の温度が高められるため、サーモフォレシス効果によって原料のガラス微粒子が出発材表面に付着かつ堆積されやすくなるためと推測される。
【００３８】
上記８重管バーナの各ポートに供給するガスの種類の組み合わせの例を以下に具体的に示すが、本発明の製造法はこれらに限定されるものではない。
（ｉ） 原料粉末を搬送するキャリアガスとしてアルゴンガスを用い、原料粉末とキャリアガスとの混合物をバーナ（５）の中心ポート（４１）に供給する。バーナの第２ポート（４２）に水素ガス、第３ポート（４３）にアルゴンガス、第４ポート（４４）に酸素ガス、第５ポート（４５）にアルゴンガス、第６ポート（４６）に水素ガス、第７ポート（４７）にアルゴンガス、第８ポート（４８）に酸素ガスをそれぞれ供給する。
（ｉｉ） 原料粉末を搬送するキャリアガスとしてアルゴンガス及び水素ガスの混合ガスを用い、これらが混合された混合物をバーナ（５）の中心ポート（４１）に供給する。バーナの第２ポート（４２）に酸素ガス、第３ポート（４３）にアルゴンガス、第４ポートに水素ガス、第５ポートにアルゴンガス、第６ポートに酸素ガス、第７ポートにアルゴンガス、第８ポートに水素ガスをそれぞれ供給する。なお当業者は、好ましい結果が得られるように、これらの各ポートへの各ガス等の供給量を適宜定めることができる。
【００３９】
本発明の製造法を、図１に示したＶＡＤ法類似の軸付け法に基づいて説明したが、本発明の製造法は、図３に模式的に示されたＯＶＤ法類似の外付け法に用いることもできる。図３においては、出発材（１）、例えばガラスロッドが回転手段（３）と結合され、出発材（１）を囲んで反応容器が配置される。バーナ（５）は、出発材（１）の長手方向の回転軸と略平行に往復移動することができるように、バーナ移動手段（２５）と結合されて配置される。原料粉末及びキャリアガスをバーナ（５）に供給するための装置の構成は、図１に示された構成と同様である。さらに、図３にはバーナを１本しか示していないが、２本以上のバーナを出発材の回転軸方向に並列させたバーナ列を用いることもできる。
【００４０】
図３において、出発材（１）が回転軸を中心に回転され、かつバーナ（５）が出発材（１）の回転軸に略平行に所定範囲を往復移動されるとともに、バーナ（５）に原料粉末及びキャリアガスの混合物、並びに可燃性ガス、助燃性ガス及びシールガス等から選ばれるガスが供給され、バーナ（５）から火炎（６）が噴射され、火炎（６）中に含まれるガラス微粒子（３０）が出発材（１）に付着され、かつ堆積されてスート体（２）が製造される。図３においては、出発材（１）に対してバーナ（５）が往復移動する装置の形態を示したが、バーナ（５）を固定して、出発材（１）をバーナに対して所定範囲を往復移動させることも、また、バーナ（５）及び出発材（１）の両者を相対的に往復移動させることもできる。
【００４１】
本発明の方法によって製造されたスート体（２）は、さらに公知の方法によって加熱し焼結することによって透明化し、透明ガラス材料にすることができる。スート体（２）を透明化する方法としては、例えば、塩素ガス及びＨｅガスの混合ガス雰囲気下において、スート体（２）を１１００℃に加熱して脱水し、さらにＨｅガス雰囲気下において１５５０℃で加熱して透明ガラス化する方法があげられる。このようにして得られた透明ガラス材料は、例えば光ファイバの母材として用いることができる。
【００４２】
【実施例】
（実施例）
図１に示した構成を有する製造装置を用いて試験を行った。原料粉末としては、平均粒径１２ｎｍのＳｉＯ２粒子（商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ（商標）２００、ＤＥＧＵＳＳＡ社製）を用いた。このＳｉＯ２粉末を原料タンク（２１）に仕込み、原料タンクからモーノポンプ（商品名：ヘイシン モーノポンプＰＮＵ３０型、兵神装備株式会社製）を用いてガラス粉末供給ライン（１６）へ１１ｇ／分の速度で送った。キャリアガス供給ライン（１７）にはアルゴン（Ａｒ）ガスを３４Ｌ／分で流し、配管内で前記ガラス粉末をＡｒガスと混合させ、８重管バーナの中心ポートから火炎中に噴出させた。８重管バーナの各ポートには中心ポートの外側から順次、水素ガス、Ａｒガス、酸素ガス、Ａｒガス、水素ガス、Ａｒガス、酸素ガスを供給した。出発材として用いた石英ガラスにガラス微粒子を堆積させるとともに、出発材を上方へ引き上げて多孔質ガラス母材を製造した。得られた多孔質ガラス母材を公知の方法で脱水及び焼結することにより、円柱形状の透明ガラス材料を得た。ドリルを用いてこの透明ガラス材料の中心軸にそって穴を開けて、円筒状の透明ガラス材料とし、この穴に円柱状のコア材料を挿入し、さらにコラプスして一体化し、これを母材として用いて線引きし、光ファイバを製造した。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の製造法によれば、原料としてガラス粉末を用い、出発材にガラス微粒子を付着かつ堆積させて多孔質ガラス微粒子堆積体を製造する方法において、モーノポンプを用いて、原料であるガラス粉末を原料タンクからバーナへ送ることによって、途中の配管等においてガラス粉末による閉塞が生じることなく、脈動を伴うことなく均一な供給速度でガラス粉末をバーナへ送ることができる。さらにモーノポンプによって送り出されたガラス粉末をキャリアガスと混合して流動化し、ガラス粉末をこのキャリアガスによって搬送することによって、ガラス粉末をバーナにきわめてスムーズに供給することができる。さらに平均粒子径が０．２μｍ以下のガラス粉末を原料として用いた場合には、平均粒子径が０．２μｍを超えるガラス粉末を原料として用いた場合と比較して、モーノポンプによるガラス粉末の輸送がいっそう容易になり、かつキャリアガスとガラス粉末との混合物の流動性がいっそう高くなるという効果が得られる。本発明の製造法によって得られる多孔質ガラス微粒子堆積体は、例えば光ファイバ用母材として有用である。
【００４４】
さらに本発明は、原料として従来公知の方法で用いられるＳｉＣｌ４等の塩素含有化合物を用いることがないため、製造装置内でＨＣｌが発生せず、ＨＣｌを後処理する必要がなく、またＨＣｌによる装置の腐食等の心配もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造法を実施するための製造装置の一実施態様を模式的に示した図である。
【図２】本発明の製造法に用いる多重管バーナの一例を模式的に示した図である。
【図３】本発明の製造法を実施するための製造装置の一実施態様を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１…出発材
２…多孔質ガラス微粒子堆積体（スート体）
３…回転手段
４…昇降手段
５…バーナ
６…火炎
７…反応容器
１０…中心ポート
１１…外側ポート
１６…ガラス粉末供給ライン
１７…キャリアガス供給ライン
１８…配管
２０…モーノポンプ
２１…原料粉末用タンク（原料タンク）
２２…バルブ
２５…バーナ移動手段
３０…ガラス微粒子
４１…中心ポート
４２〜４８…第２ポート〜第８ポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a porous glass fine particle deposit. More specifically, glass fine particles are used as a raw material, and the glass fine particles are sprayed on a surface of a starting material together with a flame to attach the glass fine particles to the starting material. The present invention also relates to a method for producing a porous glass fine particle deposit by depositing. The porous glass particle deposit of the present invention can be used, for example, as a glass base material for optical fibers.
[0002]
[Prior art]
OVD method, VAD method and the like are known as methods for producing a porous glass fine particle deposit. These methods are based on H 2 And O 2 Or CH 4 And O 2 SiCl in the flame generated by combustion such as 4 Or the like, and feeds a raw material gas such as SiO 2 generated by a flame hydrolysis reaction and / or a combustion reaction. 2 This is a method for producing a porous glass fine particle deposit by adhering and depositing fine particles on the surface of a target (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
In the OVD method and the VAD method, SiCl 4 From SiO 2 Since HCl is generated as a by-product when is produced, HCl is contained in the exhaust gas from the manufacturing apparatus, the exhaust gas must be treated, and the material used for the apparatus must be a material that can withstand HCl. It is necessary to use.
[0004]
As in the above OVD method and VAD method, SiCl 4 From SiO 2 Rather than producing SiO. 2 There has been known a method of manufacturing a porous glass fine particle deposit by using glass fine particles or natural quartz powder as a raw material and attaching and depositing the glass fine particles and the like on the surface of a starting material. Specifically, as a method of manufacturing a glass preform for an optical fiber, there is known a method of melting glass powder of about 200 mesh in plasma and attaching and depositing it on a target surface (plasma spraying method) (Patent) Reference 1).
[0005]
Furthermore, SiO having a particle size of 0.01 to 0.05 μm 2 The particles are synthesized in the gas phase, and the particles are sprayed into a flame that is sprayed toward the base material, so that SiO 2 A method of depositing particles on a substrate, 2 The particles are sprayed through an induction furnace or plasma furnace toward the substrate surface, 2 A method of depositing particles on a substrate is known (for example, see Patent Document 2). In this method, SiO 2 2 The particles are SiO 2 It is sprayed using a solution in which the particles are dispersed, and the solvent component is turned into a vapor by a flame or an induction furnace or a plasma furnace.
[0006]
Compared to the method of synthesizing glass fine particles by chemical vapor synthesis such as the above OVD and VAD methods in a reactor, SiO 2 A method of manufacturing a porous glass fine particle deposit by attaching and depositing glass fine particles to a starting material using powder such as particles increases the amount of glass fine particles that can be deposited on the surface of the starting material per unit time. Therefore, the production speed of the porous glass fine particle deposit can be increased, and HCl is not generated in the step of depositing the glass fine particles on the starting material.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-50-99342
[Patent Document 2]
JP-A-61-77631
[Non-patent document 1]
Tingi Li, Ed., "Optical Fiber Communication Vol. 1," Academic Press, Inc., 1985, Chapters 2 and 3.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the method of manufacturing a porous glass particle deposit by attaching and depositing previously prepared glass particles on the surface of a starting material, powder of glass particles is used as a raw material. Therefore, in this production method, it is necessary to supply the raw material glass fine powder from the raw material storage tank to a heating furnace such as a burner or a plasma furnace directed to the starting material. However, for example, since the pipe leading to the port of the burner is thin, the pipe is easily blocked by the powder, and transporting the powder in the pipe is not easy.
[0009]
In the case of the method described in Patent Document 2, glass fine particles as a raw material are supplied as a dispersion solution dispersed in a solvent from a spray nozzle to a target surface through a burner, an induction furnace or a plasma furnace. This method is not preferred in that the temperature of the glass microparticles tends to decrease due to the heat of vaporization of the solvent, and that it is necessary to use a solvent.
[0010]
Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a porous glass particle deposit body by using glass powder as a raw material and adhering and depositing glass fine particles on a starting material, and efficiently and continuously supplying glass powder as a raw material to a burner. It is an object of the present invention to provide a method for producing a porous glass fine particle deposit using the method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, the method for producing a porous glass fine particle deposit of the present invention comprises producing a porous glass fine particle deposit by spraying a flame containing glass fine particles from a burner onto the surface of the starting material, and attaching and depositing the glass fine particles on the surface of the starting material. In the method, glass fine particles are supplied to the burner using a Mohno pump.
[0012]
Further, the method for producing a glass fine particle deposit of the present invention is a method for producing a porous glass fine particle deposit in which a flame containing glass fine particles is sprayed from a burner onto the surface of the starting material, and the glass fine particles are attached and deposited on the surface of the starting material. Supplying glass fine particles to a burner by using a Mohno pump, and further spraying a mixture obtained by mixing the glass fine particles and a gas from the burner, thereby supplying the glass fine particles into a flame. It is.
[0013]
Further, in the above manufacturing method, it is preferable that the glass fine particles be supplied into the flame from the center port of the burner.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors spray a flame containing fine glass particles from a burner onto the surface of the starting material, and attach and deposit the fine glass particles on the surface of the starting material. We have found that raw glass particles can be smoothly supplied to the burner. Further, the present inventors spray a flame containing fine glass particles from a burner onto the surface of the starting material, and attach and deposit the fine glass particles on the surface of the starting material. By supplying the glass fine particles to the burner, and further mixing the glass fine particles with the gas to form a mixture, and supplying this mixture to the burner and injecting it into the flame from the burner, it has been found that the glass fine particles can be smoothly supplied into the flame. Was. Furthermore, the present inventors have found that, in the above-mentioned production method, when glass fine particles are supplied into the flame from the center port of the multi-tube burner, the glass fine particles are efficiently attached and deposited on the starting material. The present invention has been completed based on these findings.
[0015]
In the present specification, the average particle diameter of the particles constituting the powder is determined by measuring the diameter of about 1000 particles by a transmission electron microscope (TEM), and creating a histogram of the number of particles with respect to the diameter of the particles from the measurement result. The histogram shows the value of the particle diameter when the cumulative particle diameter becomes 50% of the total of all the measured particle diameters. The specific surface area of the powder is a value measured by the BET method. Bulk density was obtained by placing the powder to be measured in a container of a fixed volume, lightly tapping the container, measuring the mass of the powder in the container, and dividing the mass by the internal volume of the container. Value.
[0016]
Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view schematically showing an apparatus for carrying out the production method of the present invention, and shows only parts necessary for explaining the present invention. It can be used as appropriate. The device shown in FIG. 1 has substantially the same configuration as the device used in the shafting method known as the VAD method.
[0017]
In FIG. 1, the starting material (1) is connected at its upper part to a rotating means (3). The rotating means (3) is connected to an elevating means (4) capable of moving the starting material (1) up and down. A reaction vessel (7) is arranged surrounding the starting material (1). A burner (5) is arranged in a reaction vessel (7), and a starting material (1) or a porous glass fine particle deposit (2) (hereinafter referred to as a soot) being formed by depositing glass fine particles on the starting material (1). A flame (6) is injected from the burner (5) to the lower part of the body (2). The burner (6) is a multi-tube burner having a central port (10) and an outer port (11) outside thereof in a concentric manner. Although FIG. 1 shows only two outer ports (11) for simplification of the drawing, an actually used multi-tube burner is, for example, a quintuple pipe having four outer ports in addition to a center port. A burner or an octuple tube burner having seven outer ports in addition to the center port.
[0018]
A pipe (18) is connected to the center port (10) of the burner (5). The pipe (18) is connected to a glass powder supply line (16) and a carrier gas supply for supplying a carrier gas mixed with the glass powder. Line (17) is connected. The glass powder supply line (16) is connected to a mono pump (20), and the mono pump (20) is connected to a raw powder tank (21) (hereinafter, also referred to as a "raw tank (21)").
[0019]
In the apparatus shown in FIG. 1, the starting material (1) is rotated around its longitudinal direction by a rotating means. The flame (6) injected from the burner (5) is blown below the rotating starting material (1). The glass particles (30) contained in the flame (6) adhere and deposit on the lower part of the starting material (1) or the soot body (2), and the starting material (1) is moved upward by the elevating means (4). The soot body (2) is lengthened as it is raised.
[0020]
The raw material glass powder is stored in a raw material tank (21). The glass powder in the raw material tank (21) is continuously sent to a glass powder supply line (16) by a mono pump (20). A carrier gas is supplied to the carrier gas supply line (17). The supplied carrier gas is mixed with the raw material glass powder at a location where the glass powder supply line (16) and the carrier gas supply line (17) intersect. The glass powder mixed with the carrier gas is conveyed by the carrier gas, passes through the pipe (18), and is supplied to the flame (6) through the central port (10) of the burner. A flammable gas, a combustible gas and, if desired, a seal gas are supplied to a port (11) outside the center port (10) of the burner (5), and a flame is formed.
[0021]
The glass powder, that is, glass fine particles, supplied into the flame (6) is melted or softened by the heat of the flame, and is sprayed onto the surface of the starting material (1) or the soot body (2) to adhere and deposit. At this time, the smaller the particle size of the glass particles, the more easily they adhere to the surface of the soot body (2) or the like due to the thermophoresis effect.
[0022]
The raw material powder consumed in manufacturing the soot body (2) is refilled into the raw material tank (21) by opening the valve (22) as appropriate.
[0023]
As the raw material glass powder used in the production method of the present invention, a powder containing silica glass is preferably used. As powder containing silica glass, SiCl 4 And a powder obtained by hydrolyzing and condensing one or more raw materials selected from the group consisting of tetraalkoxysilane and the like. In addition, this raw material powder is SiCl 4 Or an organosilicon compound such as (CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 Can also be produced by the oxidation reaction of Such SiO 2 Fine particles are commercially available, for example, AEROSIL (trademark) of DEGUSSA, Germany, and NanoTek (trademark) of CI Kasei Co., Ltd., and powders having an average particle diameter of 7 to 50 nm are known.
[0024]
In the production method of the present invention, it is preferable to use glass powder having an average particle diameter of 0.2 μm or less as the raw material glass powder. This is because glass powder having an average particle diameter of 0.2 μm or less, that is, glass fine particles, is unlikely to agglomerate with each other. This is because the glass powder can be smoothly transported to the glass powder supply line (16).
[0025]
Furthermore, when the average particle diameter of the glass powder used is 0.2 μm or less, the mixture of the glass powder sent from the glass powder supply line (16) and the carrier gas supplied from the carrier gas supply line is high. Due to its fluidity, the glass powder can be transported by the carrier gas and through the pipe (18) and very smoothly to the central port (10) of the burner (5). When the average particle diameter of the raw material glass fine particles exceeds 0.2 μm, clogging of a pipe or the like may easily occur.
[0026]
That is, the glass fine particles used in the present invention have an average particle diameter of 0.2 μm or less, and 2 It is preferably a particle. Such SiO 2 Particles usually have a bulk density of 0.03 to 0.1 g / cm. 3 And SiO 2 True density of glass 2.2g / cm 3 There is only 1.5-5% of This low bulk density is considered to be due to electrostatic repulsion between the particles due to the surface of the particles being charged with static electricity. This SiO having a low bulk density and hardly causing particles to aggregate together 2 Since the powder composed of fine particles has a small cohesive force between the particles, the powder can be easily transported by a monopump, and when mixed with a gas, can flow with the flow of the gas. However, as long as the transportation by the mono pump can be easily performed, and the mixture with the carrier gas can be easily transported in the pipe by the carrier gas, the SiO 2 is used. 2 Other particles can be mixed with the fine particles for use.
[0027]
The above SiO used in the production method of the present invention 2 Particles obtained by substituting some or all of the SiOH groups present on the surface with SiOR groups by a known method can be used. As the OR group of the SiOR group, (CH 3 ) 3 SiO group, (t-C 4 H 9 ) (CH 3 ) 2 SiO group, and (C 2 H 5 ) 3 —OSi (CH) capable of reacting with a monofunctional OR group such as a SiO group and two or more SiOH groups 3 ) 2 O- group, -OSi (CH 3 ) 2 OSi (CH 3 ) 2 An O-group, and C 8 H 17 Si (O-) 3 Examples include a polyfunctional OR group such as a group, and one or more functional groups selected from these groups can be used.
[0028]
In the production method of the present invention, the above-mentioned SiO 2 is used as a raw material. 2 Al with powder 2 O 3 , B 2 O 3 , TiO 2 , And GeO 2 One or more metal oxide powders selected from the group consisting of the above can be used in combination. As the metal oxide powder for use in the production method of the present invention, for example, metal oxide fine particles produced by a metal evaporation oxidation method are preferable. 2 O 3 Powder (average particle diameter measured by BET method is 0.033 μm, apparent specific gravity 0.23 g / cm 3 The specific surface area measured by the BET method is 50 m 2 / G Al 2 O 3 Powder: CI Kasei Co., Ltd.), TiO 2 Powder (average particle diameter measured by the BET method is 0.030 μm, apparent specific gravity 0.26 g / cm 3 The specific surface area measured by the BET method is 50 m 2 / G of TiO 2 (Powder: manufactured by CI Kasei Co., Ltd.).
[0029]
SiO 2 As a method of using the powder in combination with another metal oxide powder, SiO 2 2 A method in which a mixture of powder and another metal oxide powder is used as a raw material powder; a method in which a composite oxide powder synthesized to have a predetermined elemental composition ratio is used as a raw material powder; When the material powder can be conveyed by a mono pump and can be conveyed by a carrier gas, the above-described method of supplying the powder to the burner causes the above-mentioned SiO 2 to be transferred. 2 An example is a method in which the powder is supplied into the burner flame by a separate supply line from the powder.
[0030]
As described above, in the production method of the present invention, SiO 2 2 Raw material powder such as powder is sent from a raw material tank (21) to a glass powder supply line (16) using a pump. In the present invention, a mono pump is used as this pump.
[0031]
The Mono pump is a pump known as a so-called single-shaft eccentric screw pump. This pump has a space between an eccentric screw and an outer member surrounding the screw. By rotating the eccentric screw, a material is sucked from the outside into the space, and the material taken into the space is further absorbed. Is a pump that extrudes in a certain direction. More specifically, the MONO pump has a rotor corresponding to a screw and an outer member (stator) surrounding the rotor. The rotor is generally made of metal and has a unique twist angle, and its cross section is a perfect circle. The stator is made of an elastic material and tightly encloses the rotor. The cross section of the stator is oval. When the rotor is mounted on the stator, a continuous spiral space tightly sealed by tangents is created between the two. When the rotor is rotated, the rotor rotates in the stator and reciprocates, so that the powder filled in the spiral space is transferred from the suction side to the discharge side. At this time, the powder is transferred at a constant rate without pulsation. In the MONO pump, the transfer amount of the substance can be controlled by the rotation speed of the rotor. The materials and dimensions of the rotor and the stator can be changed as desired, and can be optimized according to the application. Specific examples of the MONO pump include those described in JP-A-07-119647, JP-A-9-67018, and JP-A-2001-151346.
[0032]
A mono pump has a very small variation in the discharge amount of the material over time when the material is delivered, and there is no periodic variation in the discharge amount (so-called pulsation) normally seen in a pump. Since the raw material powder can be sent to a burner, it is very preferable as a pump used in the production method of the present invention.
[0033]
In the production method of the present invention, the above-mentioned mono pump is used, and as described above, SiO 2 having an average particle diameter of 0.2 2 When a powder is used as a raw material, the average particle diameter of SiO 2 exceeds 0.2 μm. 2 As compared with the case where powder is used as the raw material, the clogging of the piping and the pump by the raw material is further less likely to occur, and the raw powder can be further smoothly sent to the raw material tank (21) or the glass powder supply line (21).
[0034]
In the production method of the present invention, the above SiO 2 Flame (6) is formed by supplying a combustible gas, a combustible gas, and optionally a sealing gas to the burner (5) in addition to glass particles such as powder. As the combustible gas, it is preferable to use one or more gases selected from hydrogen gas, methane gas, propane gas, and the like, and it is particularly preferable to use hydrogen gas because the temperature of the flame can be increased. It is preferable to use, for example, oxygen and / or air as the combustible gas. As the sealing gas, an inert gas and a nitrogen gas are preferable, and for example, it is preferable to use one or more gases selected from the group consisting of helium, argon, nitrogen, and the like.
[0035]
In the production method of the present invention, the raw powder is mixed with the raw powder sent from the raw tank (21) to the glass powder supply line (16) by the mono pump (20), and the raw powder is further mixed with the pipe (18) and the center port (10). The carrier gas used for transporting the gas through the burner flame (6) into the burner flame (6) is, in addition to an inert gas such as helium and argon, and a nitrogen gas, one kind selected from the above combustible gases and the above-mentioned auxiliary gases. The above gases can be used.
[0036]
As described above, the burner (5) used in the production method of the present invention is preferably a multi-tube burner in which ports for injecting various gases are arranged substantially concentrically. Such a multi-tube burner is known. FIG. 2 schematically shows the arrangement of each gas supply port as viewed from the end face of the burner for an example of a multi-tube burner that can be used in the present invention. FIG. 2 shows an end face of an octuple tube burner as an example of a multi-tube burner. In this burner, a second port (42) is arranged on the outer periphery in the immediate vicinity of the center port (41), and a third port (43), a fourth port (44), a fifth port (45), and a Six ports (46), a seventh port (47), and an eighth port (48) are arranged. To partition each port, concentric cylindrical partitions, usually made of quartz glass, are arranged. These ports can be supplied with different gases from different supply lines. In the production method of the present invention, it is particularly preferable that a mixture comprising the raw material powder (30) and the carrier gas is supplied to the center port (41). This is because, by injecting a mixture of the raw material powder and the carrier gas into the flame (6) from the center port (41) of the burner, the glass fine particles as the raw material collect at the center of the flame, so that the glass fine particles start efficiently. This is because the glass fine particles are efficiently heated in a flame because the glass fine particles are efficiently heated and adhered to the starting material surface due to a thermophoresis effect.
[0037]
Further, since the glass powder used as the raw material is deposited on the starting material (1) with high efficiency, the carrier gas is selected from the group consisting of a flammable gas such as hydrogen gas and a combustible gas such as oxygen gas. It is preferable to use a gas containing one or more gases. This is presumed to be because the temperature of the raw material powder is increased in the burner flame, so that the glass fine particles of the raw material easily adhere and deposit on the surface of the starting material due to the thermophoresis effect.
[0038]
Examples of combinations of the types of gas supplied to each port of the octuple tube burner are specifically described below, but the production method of the present invention is not limited to these.
(I) Argon gas is used as a carrier gas for transporting the raw material powder, and a mixture of the raw material powder and the carrier gas is supplied to the center port (41) of the burner (5). Hydrogen gas at the second port (42) of the burner, argon gas at the third port (43), oxygen gas at the fourth port (44), argon gas at the fifth port (45), and hydrogen at the sixth port (46) A gas, an argon gas are supplied to the seventh port (47), and an oxygen gas is supplied to the eighth port (48).
(Ii) A mixed gas of argon gas and hydrogen gas is used as a carrier gas for transporting the raw material powder, and a mixture of these is supplied to the center port (41) of the burner (5). Oxygen gas at the second port (42) of the burner, argon gas at the third port (43), hydrogen gas at the fourth port, argon gas at the fifth port, oxygen gas at the sixth port, argon gas at the seventh port, Hydrogen gas is supplied to the eighth port. In addition, those skilled in the art can appropriately determine the supply amount of each gas and the like to each of these ports so as to obtain preferable results.
[0039]
Although the manufacturing method of the present invention has been described based on the axis setting method similar to the VAD method shown in FIG. 1, the manufacturing method of the present invention is based on the external method similar to the OVD method schematically shown in FIG. It can also be used. In FIG. 3, a starting material (1), for example a glass rod, is connected to a rotating means (3) and a reaction vessel is arranged around the starting material (1). The burner (5) is arranged in combination with the burner moving means (25) so as to be able to reciprocate substantially in parallel with the longitudinal rotation axis of the starting material (1). The configuration of the apparatus for supplying the raw material powder and the carrier gas to the burner (5) is the same as the configuration shown in FIG. Further, although only one burner is shown in FIG. 3, a burner row in which two or more burners are arranged in parallel in the rotation axis direction of the starting material can be used.
[0040]
In FIG. 3, the starting material (1) is rotated about a rotation axis, and the burner (5) is reciprocated in a predetermined range substantially parallel to the rotation axis of the starting material (1). A mixture of the raw material powder and the carrier gas, and a gas selected from a combustible gas, a combustible gas, a seal gas, and the like are supplied, and a flame (6) is injected from a burner (5), and glass contained in the flame (6). Fine particles (30) are attached to the starting material (1) and deposited to produce a soot body (2). In FIG. 3, the burner (5) reciprocates with respect to the starting material (1), but the burner (5) is fixed, and the starting material (1) is moved within a predetermined range with respect to the burner. Can be reciprocated, or both the burner (5) and the starting material (1) can be relatively reciprocated.
[0041]
The soot body (2) manufactured by the method of the present invention can be further transparentized by heating and sintering by a known method, and can be made into a transparent glass material. As a method for making the soot body (2) transparent, for example, in a mixed gas atmosphere of chlorine gas and He gas, the soot body (2) is dehydrated by heating to 1100 ° C., and further at 1550 ° C. in a He gas atmosphere. To form a transparent glass by heating. The transparent glass material thus obtained can be used, for example, as a base material of an optical fiber.
[0042]
【Example】
(Example)
The test was performed using the manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG. As the raw material powder, SiO having an average particle size of 12 nm was used. 2 Particles (trade name: AEROSIL (trademark) 200, manufactured by DEGUSSA) were used. This SiO 2 The powder was charged into the raw material tank (21), and was sent from the raw material tank to the glass powder supply line (16) at a rate of 11 g / min using a MONO pump (trade name: Heishin MONO PUMP PNU30, manufactured by HYOSHIKI EQUIPMENT CO., LTD.). Argon (Ar) gas was supplied to the carrier gas supply line (17) at a flow rate of 34 L / min. The glass powder was mixed with Ar gas in a pipe, and was injected into the flame from the center port of the octuple burner. Hydrogen gas, Ar gas, oxygen gas, Ar gas, hydrogen gas, Ar gas, and oxygen gas were sequentially supplied to each port of the octuple tube burner from outside the center port. Glass particles were deposited on quartz glass used as a starting material, and the starting material was pulled upward to produce a porous glass base material. The obtained porous glass base material was dehydrated and sintered by a known method to obtain a columnar transparent glass material. Drill a hole along the center axis of this transparent glass material to make a cylindrical transparent glass material, insert a cylindrical core material into this hole, further collapse and integrate it, And an optical fiber was manufactured.
[0043]
【The invention's effect】
According to the production method of the present invention, a glass powder is used as a raw material, and in a method of producing a porous glass fine particle deposit by attaching and depositing glass fine particles to a starting material, a glass powder as a raw material is produced using a mono pump. By feeding from the raw material tank to the burner, the glass powder can be sent to the burner at a uniform supply speed without pulsation without clogging due to the glass powder in a pipe or the like on the way. Further, the glass powder sent out by the MONO pump is mixed and fluidized with a carrier gas, and the glass powder is conveyed by the carrier gas, whereby the glass powder can be supplied to the burner very smoothly. Furthermore, when glass powder having an average particle diameter of 0.2 μm or less is used as a raw material, the transportation of the glass powder by a monopump can be performed as compared with the case where glass powder having an average particle diameter of more than 0.2 μm is used as a raw material. This has the effect of making it easier and increasing the fluidity of the mixture of the carrier gas and the glass powder. The porous glass fine particle deposit obtained by the production method of the present invention is useful, for example, as a base material for an optical fiber.
[0044]
Further, the present invention relates to SiCl used as a raw material in a conventionally known method. 4 Since no chlorine-containing compound is used, HCl is not generated in the manufacturing apparatus, there is no need to perform post-treatment of HCl, and there is no fear of HCl corrosion of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing one embodiment of a manufacturing apparatus for performing a manufacturing method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a multi-tube burner used in the production method of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing one embodiment of a manufacturing apparatus for performing the manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Starting material
2: Porous glass fine particle deposit (soot)
3 ... Rotating means
4. Lifting means
5. Burner
6 ... Fire
7 ... Reaction vessel
10 ... Center port
11 ... Outside port
16 ... Glass powder supply line
17 Carrier gas supply line
18… Piping
20 ... Mono pump
21: Raw material tank (raw material tank)
22 ... Valve
25 Burner moving means
30 ... Glass fine particles
41 ... Center port
42 to 48: 2nd port to 8th port