用于制造玻璃预制品的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于生成玻璃预制品的方法，该方法能够提高所生成的玻璃微粒沉积到起始棒和玻璃灰体的沉积效率。用于制造玻璃预制品的方法包括将用作为源气体的SiCl4的温度控制至100℃或更高；在用于生成玻璃微粒的燃烧器的火焰中生成的玻璃微粒的平均外径为90nm或更大，并且将玻璃微粒沉积在起始玻璃棒13上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，所述方法包括通过汽相轴向沉积法(VAD法)、外部蒸汽沉积法(0VD法)、多燃烧器多层沉积法(MMD法)等来生成玻璃灰体。
技术介绍
日本未经审查的专利申请公开No. 11-180719 (专利文献I)描述了这样一种方法对利用汽相合成法生成的多孔灰体注入含有分散在其中的添加剂微粒的混合溶液，然后将该多孔灰体通过加热来强化，从而生成玻璃预制品。在段落中描述了如下内容构成SiO2基的多孔体的颗粒的直径为500nm至lOOOnm。日本未经审查的专利申请公开No. 2004-300006 (专利文献2)描述了一种将预先准备的玻璃微粒导入燃烧器火焰的制造方法。此制造方法不同于本专利技术的通过供应气态源材料来生成玻璃微粒的制造方法，但在专利文献2中所描述的方法中，所装入的玻璃微粒的平均粒子直径是0. 2 y m或更小，以抑制发生由于玻璃微粒在源材料供应管中的聚集而导致堵塞现象，由此向燃烧器有效地供应玻璃微粒。然而，专利文献I和专利文献2的制造玻璃预制品的方法均难以有效地将玻璃微粒沉积到起始棒和玻璃灰体上。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种制造玻璃预制品的方法，该方法能够提高将玻璃微粒沉积到起始棒和玻璃 灰体上的沉积效率。技术方案为了解决此问题，本专利技术提供了一种，所述方法包括(I)将源气体的温度控制至100°c或更高，(2)将所述源气体装入用于生成玻璃微粒的燃烧器中，所述燃烧器设置在反应容器中并且所述源气体已被控制为100°C或更高，(3)通过在用于生成玻璃微粒的燃烧器的火焰中进行火焰水解反应来生成平均外径为90nm或更大的玻璃微粒，(4)将所生成的玻璃微粒沉积在设置于所述反应容器中的起始棒上以形成玻璃灰体，以及(5)将所得到的玻璃灰体加热至高温以形成透明的玻璃预制品。所述玻璃微粒的平均外径优选为IlOnm或更大。另外，用于形成所述玻璃灰体的方法的实例包括VAD法、OVD法以及MMD法。有益效果根据本专利技术，所述能够提高将玻璃微粒沉积到起始棒和玻璃灰体上的沉积效率。附图说明图1是在根据本专利技术实施例的中所使用的制造设备的概念视图。图2是示出在沉积过程中玻璃微粒的行为的概念视图。具体实施例方式下面参考附图说明本专利技术的实施例。出于解释目的提供附图而无意于限制本专利技术的范围。在各图中，为了避免赘述，相同的附图标记表示相同的部分。在各图中，尺寸比例未必精确。图1是在根据本专利技术实施例的中所使用的制造设备10的概念视图。制造设备10通过VAD法进行玻璃微粒的沉积，并且制造设备10包括从上方悬吊在反应容器11中的支撑棒12和设置在支撑棒12的下侧的起始玻璃棒13。玻璃微粒沉积在起始玻璃棒13上以形成玻璃灰体14。在支撑棒12的上端利用升降机15夹住支撑棒12，并且支撑棒12在利用升降机15进行旋转的同时进行升降。升降机15的升降速度利用控制器16来控制，使得玻璃灰体14的外径变得均匀。在反应容器11内部的下方位置设置有用于镀覆的燃烧器18，并且从源气体供应单元19将源气体供应到用于镀覆的燃烧器18。源气体供应单元19包括源材料罐22、质流控制器(MFC) 23、温度受控室24以及源气体供应管25，从而在温度受控室24中，源材料罐22中的液体源材料29通过将液体源材料29的温度控制为等于或高于沸点来进行蒸发，并且利用MFC23控制被供应到用于镀覆的燃烧器18的源气体的量。另外，通过加热元件28控制源气体供应管25直到用于镀覆的燃烧器18的温度。在图1中，未示出用于火焰形成气体的供应单元。此外，将作为源气体的SiCl4、作为火焰形成气体的112和02以及作为燃烧器密封气体的N2装入用于镀覆的燃烧器18。另外，在反应容器11的侧表面上设置有排气管21。接下来，对生成玻璃灰体14的程序进行说明。首先，将支撑棒12连接至升降机15，并且将设置在支撑棒12的末端的起始玻璃棒13置于反应容器11中。在起始玻璃棒13利用升降机15进行旋转的同时，玻璃微粒利用用于镀覆的燃烧器18沉积在起始玻璃棒13上。通过将玻璃微粒沉积到起始玻璃棒13上所形成的玻璃灰体14利用升降机15根据玻璃灰体14下端处的生长速率而被拉拔。接下来，在包含惰性气体和氯气的混合气团中将所得到的玻璃灰体14加热到1100°C，然后在He气团中将玻璃灰体14加热到1550°C，从而形成透明玻璃。在根据本实施例的中，将用作待装入燃烧器中的源气 体的用于生成玻璃微粒的SiCl4的温度控制为100°c或更高，并且沉积到玻璃灰体14上的玻璃微粒的平均外径为90nm或更大。在SiCl4气体温度为100°C或更高的情况下，化学反应迅速发生，增加了所生成的玻璃微粒的量并且增大了玻璃微粒的直径。另外，随着颗粒直径的增加，加速了由于湍流扩散而导致的聚集(多个玻璃微粒一体地结合而形成颗粒群)，从而增加了颗粒群的惯性质量。由于湍流扩散而导致的聚集速率与颗粒外径的三次方成比例地增加。这里，简要地说明火焰中的气体流中的玻璃微粒的行为。图2是示出在沉积过程中玻璃微粒的行为的概念视图。由用于镀覆的燃烧器18所形成的火焰中的包含有作为源气体的SiCl4等的气体流20撞击在玻璃灰体14上，并且其方向迅速从玻璃灰体14向外弯曲。当火焰中的气体流迅速改变方向时,根据方程F0 =ma (N),其中m (kg)是玻璃微粒的惯性质量并且a (m/s2)是玻璃微粒的加速度，从而使玻璃微粒的流动沿着火焰中的气体流的力Fe随着惯性质量m的增加而增加。具有大的惯性质量m的玻璃微粒难以跟随急剧的弯曲。因此，理解到具有较大的惯性质量m的玻璃微粒或颗粒群容易离开火焰中的气体流。在这种情况下，F、Fe、a分别代表矢量。换句话说，对比具有大的惯性质量ml的颗粒26与具有小的惯性质量m2的颗粒27，用于将大颗粒26朝着火焰中的气体流的方向(图2中向上)引导所需的力F1大于将小颗粒27朝着火焰中的气体流的方向(图2中向下)引导所需的力F2斤1和&各自为矢量)。因此，小颗粒27容易沿着火焰中的气体流20流动，而大颗粒26难以沿着火焰中的气体流20流动并因此径直地移动，并且沉积到玻璃灰体14上。结果，在大的玻璃微粒的情况下，结合由于加速聚集导致颗粒群的惯性质量增加的作用，该玻璃微粒或颗粒群容易离开火焰中的气体流。从而，加速了玻璃微粒在用作目标的起始玻璃棒13或玻璃灰体14上的沉积，并且可以提高沉积效率。根据用于制造如上所述构造的玻璃预制品的方法，加速了火焰中的玻璃微粒的形成和由于湍流扩散而导致的玻璃微粒的聚集，由此提高源材料产量。实例在实例和比较例中，玻璃微粒通过VAD法沉积在由硅玻璃构成的具有直径25mm和长度IOOOmm的起始玻璃棒上，从而生成玻璃预制品。被装入用于镀覆的燃烧器中的气体包括源气体(I 7SLM的SiCl4)、火焰形成气体(100 150SLM的H2和150 200SLM的O2)以及燃烧器密封气体(20 30SLM的 N2)。在包含惰性气体和氯气的混合气团中将所得到的玻璃灰体加热到1100°C，然后在He气团中将玻璃灰体加热到1550°C，从而形成透明玻璃。通过改变待装入燃烧器中的源气体的温度T来改变玻璃微粒的平均外径D (nm),并且评估玻璃微粒的沉积效率A (%)。通过BET表面积测量方法来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.21 JP 2010-2107621.一种用于制造玻璃预制品的方法，所述方法包括 将源气体的温度控制至100°c或更高； 将所述源气体装入用于生成玻璃微粒的燃烧器中，所述燃烧器设置在反应容器中并且所述源气体已被控制为100°c或更高； 通过在用于生成玻璃微粒的燃烧器的火焰中进行火焰水解反应来生成平均外径为90nm或更...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原朋浩，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
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