專利名稱：用于制造玻璃預(yù)制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造玻璃預(yù)制品的方法，所述方法包括通過汽相軸向沉積法(VAD法)、外部蒸汽沉積法(0VD法)、多燃燒器多層沉積法(MMD法)等來生成玻璃灰體。
背景技術(shù)：
日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No. 11-180719 (專利文獻(xiàn)I)描述了這樣一種方法對(duì)利用汽相合成法生成的多孔灰體注入含有分散在其中的添加劑微粒的混合溶液，然后將該多孔灰體通過加熱來強(qiáng)化，從而生成玻璃預(yù)制品。在段落
中描述了如下內(nèi)容構(gòu)成SiO2基的多孔體的顆粒的直徑為500nm至lOOOnm。日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No. 2004-300006 (專利文獻(xiàn)2)描述了一種將預(yù)先準(zhǔn)備的玻璃微粒導(dǎo)入燃燒器火焰的制造方法。此制造方法不同于本發(fā)明的通過供應(yīng)氣態(tài)源材料來生成玻璃微粒的制造方法，但在專利文獻(xiàn)2中所描述的方法中，所裝入的玻璃微粒的平均粒子直徑是0. 2 y m或更小，以抑制發(fā)生由于玻璃微粒在源材料供應(yīng)管中的聚集而導(dǎo)致堵塞現(xiàn)象，由此向燃燒器有效地供應(yīng)玻璃微粒。然而，專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的制造玻璃預(yù)制品的方法均難以有效地將玻璃微粒沉積到起始棒和玻璃灰體上。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種制造玻璃預(yù)制品的方法，該方法能夠提高將玻璃微粒沉積到起始棒和玻璃 灰體上的沉積效率。技術(shù)方案為了解決此問題，本發(fā)明提供了一種用于制造玻璃預(yù)制品的方法，所述方法包括
(I)將源氣體的溫度控制至100°c或更高，(2)將所述源氣體裝入用于生成玻璃微粒的燃燒器中，所述燃燒器設(shè)置在反應(yīng)容器中并且所述源氣體已被控制為100°C或更高，(3)通過在用于生成玻璃微粒的燃燒器的火焰中進(jìn)行火焰水解反應(yīng)來生成平均外徑為90nm或更大的玻璃微粒，(4)將所生成的玻璃微粒沉積在設(shè)置于所述反應(yīng)容器中的起始棒上以形成玻璃灰體，以及(5)將所得到的玻璃灰體加熱至高溫以形成透明的玻璃預(yù)制品。所述玻璃微粒的平均外徑優(yōu)選為IlOnm或更大。另外，用于形成所述玻璃灰體的方法的實(shí)例包括VAD法、OVD法以及MMD法。有益效果根據(jù)本發(fā)明，所述用于制造玻璃預(yù)制品的方法能夠提高將玻璃微粒沉積到起始棒和玻璃灰體上的沉積效率。


圖1是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造玻璃預(yù)制品的方法中所使用的制造設(shè)備的概念視圖。圖2是示出在沉積過程中玻璃微粒的行為的概念視圖。
具體實(shí)施例方式下面參考

本發(fā)明的實(shí)施例。出于解釋目的提供附圖而無意于限制本發(fā)明的范圍。在各圖中，為了避免贅述，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。在各圖中，尺寸比例未必精確。圖1是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造玻璃預(yù)制品的方法中所使用的制造設(shè)備10的概念視圖。制造設(shè)備10通過VAD法進(jìn)行玻璃微粒的沉積，并且制造設(shè)備10包括從上方懸吊在反應(yīng)容器11中的支撐棒12和設(shè)置在支撐棒12的下側(cè)的起始玻璃棒13。玻璃微粒沉積在起始玻璃棒13上以形成玻璃灰體14。在支撐棒12的上端利用升降機(jī)15夾住支撐棒12，并且支撐棒12在利用升降機(jī)15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行升降。升降機(jī)15的升降速度利用控制器16來控制，使得玻璃灰體14的外徑變得均勻。在反應(yīng)容器11內(nèi)部的下方位置設(shè)置有用于鍍覆的燃燒器18，并且從源氣體供應(yīng)單元19將源氣體供應(yīng)到用于鍍覆的燃燒器18。源氣體供應(yīng)單元19包括源材料罐22、質(zhì)流控制器(MFC) 23、溫度受控室24以及源氣體供應(yīng)管25，從而在溫度受控室24中，源材料罐22中的液體源材料29通過將液體源材料29的溫度控制為等于或高于沸點(diǎn)來進(jìn)行蒸發(fā)，并且利用MFC23控制被供應(yīng)到用于鍍覆的燃燒器18的源氣體的量。另外，通過加熱元件28控制源氣體供應(yīng)管25直到用于鍍覆的燃燒器18的溫度。在圖1中，未示出用于火焰形成氣體的供應(yīng)單元。此外，將作為源氣體的SiCl4、作為火焰形成氣體的112和02以及作為燃燒器密封氣體的N2裝入用于鍍覆的燃燒器18。另外，在反應(yīng)容器11的側(cè)表面上設(shè)置有排氣管21。接下來，對(duì)生成玻璃灰體14的程序進(jìn)行說明。首先，將支撐棒12連接至升降機(jī)15，并且將設(shè)置在支撐棒12的末端的起始玻璃棒13置于反應(yīng)容器11中。在起始玻璃棒13利用升降機(jī)15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，玻璃微粒利用用于鍍覆的燃燒器18沉積在起始玻璃棒13上。通過將玻璃微粒沉積到起始玻璃棒13上所形成的玻璃灰體14利用升降機(jī)15根據(jù)玻璃灰體14下端處的生長(zhǎng)速率而被拉拔。接下來，在包含惰性氣體和氯氣的混合氣團(tuán)中將所得到的玻璃灰體14加熱到1100°C，然后在He氣團(tuán)中將玻璃灰體14加熱到1550°C，從而形成透明玻璃。在根據(jù)本實(shí)施例的用于制造玻璃預(yù)制品的方法中，將用作待裝入燃燒器中的源氣 體的用于生成玻璃微粒的SiCl4的溫度控制為100°c或更高，并且沉積到玻璃灰體14上的玻璃微粒的平均外徑為90nm或更大。在SiCl4氣體溫度為100°C或更高的情況下，化學(xué)反應(yīng)迅速發(fā)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徑。另外，隨著顆粒直徑的增加，加速了由于湍流擴(kuò)散而導(dǎo)致的聚集(多個(gè)玻璃微粒一體地結(jié)合而形成顆粒群)，從而增加了顆粒群的慣性質(zhì)量。由于湍流擴(kuò)散而導(dǎo)致的聚集速率與顆粒外徑的三次方成比例地增加。這里，簡(jiǎn)要地說明火焰中的氣體流中的玻璃微粒的行為。圖2是示出在沉積過程中玻璃微粒的行為的概念視圖。由用于鍍覆的燃燒器18所形成的火焰中的包含有作為源氣體的SiCl4等的氣體流20撞擊在玻璃灰體14上，并且其方向迅速從玻璃灰體14向外彎曲。當(dāng)火焰中的氣體流迅速改變方向時(shí),根據(jù)方程F0 =ma (N),其中m (kg)是玻璃微粒的慣性質(zhì)量并且a (m/s2)是玻璃微粒的加速度，從而使玻璃微粒的流動(dòng)沿著火焰中的氣體流的力Fe隨著慣性質(zhì)量m的增加而增加。具有大的慣性質(zhì)量m的玻璃微粒難以跟隨急劇的彎曲。因此，理解到具有較大的慣性質(zhì)量m的玻璃微?；蝾w粒群容易離開火焰中的氣體流。在這種情況下，F(xiàn)、Fe、a分別代表矢量。換句話說，對(duì)比具有大的慣性質(zhì)量ml的顆粒26與具有小的慣性質(zhì)量m2的顆粒27，用于將大顆粒26朝著火焰中的氣體流的方向(圖2中向上)引導(dǎo)所需的力F1大于將小顆粒27朝著火焰中的氣體流的方向(圖2中向下)引導(dǎo)所需的力F2斤1和&各自為矢量)。因此，小顆粒27容易沿著火焰中的氣體流20流動(dòng)，而大顆粒26難以沿著火焰中的氣體流20流動(dòng)并因此徑直地移動(dòng)，并且沉積到玻璃灰體14上。結(jié)果，在大的玻璃微粒的情況下，結(jié)合由于加速聚集導(dǎo)致顆粒群的慣性質(zhì)量增加的作用，該玻璃微粒或顆粒群容易離開火焰中的氣體流。從而，加速了玻璃微粒在用作目標(biāo)的起始玻璃棒13或玻璃灰體14上的沉積，并且可以提高沉積效率。根據(jù)用于制造如上所述構(gòu)造的玻璃預(yù)制品的方法，加速了火焰中的玻璃微粒的形成和由于湍流擴(kuò)散而導(dǎo)致的玻璃微粒的聚集，由此提高源材料產(chǎn)量。實(shí)例在實(shí)例和比較例中，玻璃微粒通過VAD法沉積在由硅玻璃構(gòu)成的具有直徑25mm和長(zhǎng)度IOOOmm的起始玻璃棒上，從而生成玻璃預(yù)制品。被裝入用于鍍覆的燃燒器中的氣體包括源氣體(I 7SLM的SiCl4)、火焰形成氣體(100 150SLM的H2和150 200SLM的O2)以及燃燒器密封氣體(20 30SLM的 N2)。在包含惰性氣體和氯氣的混合氣團(tuán)中將所得到的玻璃灰體加熱到1100°C，然后在He氣團(tuán)中將玻璃灰體加熱到1550°C，從而形成透明玻璃。通過改變待裝入燃燒器中的源氣體的溫度T來改變玻璃微粒的平均外徑D (nm),并且評(píng)估玻璃微粒的沉積效率A (%)。通過BET表面積測(cè)量方法來測(cè)量玻璃微粒的平均外徑D。將沉積效率A定義為實(shí)際沉積的玻璃微粒的質(zhì)量與當(dāng)SiCl4氣體被100%轉(zhuǎn)化為SiO2時(shí)的質(zhì)量之比。在表格中示出了結(jié)果。表格
權(quán)利要求
1.一種用于制造玻璃預(yù)制品的方法，所述方法包括 將源氣體的溫度控制至100°c或更高； 將所述源氣體裝入用于生成玻璃微粒的燃燒器中，所述燃燒器設(shè)置在反應(yīng)容器中并且所述源氣體已被控制為100°c或更高； 通過在用于生成玻璃微粒的燃燒器的火焰中進(jìn)行火焰水解反應(yīng)來生成平均外徑為90nm或更大的玻璃微粒； 將所生成的所述玻璃微粒沉積在設(shè)置于所述反應(yīng)容器中的起始棒上以形成玻璃灰體；以及 將所得到的所述玻璃灰體加熱至高溫以形成透明的玻璃預(yù)制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造玻璃預(yù)制品的方法，其中，所述玻璃微粒的平均外徑為110nm或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制造玻璃預(yù)制品的方法，其中， 用于形成所述玻璃灰體的方法是VAD法、OVD法以及MMD法中的任一種方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于生成玻璃預(yù)制品的方法，該方法能夠提高所生成的玻璃微粒沉積到起始棒和玻璃灰體的沉積效率。用于制造玻璃預(yù)制品的方法包括將用作為源氣體的SiCl4的溫度控制至100℃或更高；在用于生成玻璃微粒的燃燒器的火焰中生成的玻璃微粒的平均外徑為90nm或更大，并且將玻璃微粒沉積在起始玻璃棒13上。
文檔編號(hào)C03B37/018GK103068750SQ201180040210
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者石原朋浩 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社