DK157317B - Fremgangsmaade til fremstilling af et produkt af glas eller keramik - Google Patents

Fremgangsmaade til fremstilling af et produkt af glas eller keramik Download PDF

Info

Publication number
DK157317B
DK157317B DK200384A DK200384A DK157317B DK 157317 B DK157317 B DK 157317B DK 200384 A DK200384 A DK 200384A DK 200384 A DK200384 A DK 200384A DK 157317 B DK157317 B DK 157317B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
glass
product
suspension
oxide
porous
Prior art date
Application number
DK200384A
Other languages
English (en)
Other versions
DK200384A (da
DK200384D0 (da
DK157317C (da
Inventor
George Walter Scherer
Original Assignee
Corning Glass Works
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/508,185 external-priority patent/US4574063A/en
Application filed by Corning Glass Works filed Critical Corning Glass Works
Publication of DK200384D0 publication Critical patent/DK200384D0/da
Publication of DK200384A publication Critical patent/DK200384A/da
Publication of DK157317B publication Critical patent/DK157317B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK157317C publication Critical patent/DK157317C/da

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/10—Non-chemical treatment
    • C03B37/16—Cutting or severing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/016—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by a liquid phase reaction process, e.g. through a gel phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • C03B2201/28—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/32—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/40—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/40—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C03B2201/42—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn doped with titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/54—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with beryllium, magnesium or alkaline earth metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)

Description

DK 157317 B
Opfindelsen angar en fremgangsmâde til frem-stilling af et produkt af glas eller keramik.
Ideen med at fremstille glasprodukter ved redu-5 cerede temperaturer ved sammensintring af en masse af glaspartikler er gammel. En række forskellige fremgangs-mâder til fremstilling af massen har været taget i be-tragtning, herunder slikkerst0bning, komprimering, sédimentation og polymérisation eller kondensation 10 udfra opl0sninger.
Mâske er de mest almindelige fremgangsmâder opl0sningsmétoderne, hvori opl0sninger eller suspen-sioner af glasdannende komponenter behandles til dannel-se af et bundfald, polymerisationsprodukt eller gel, 15 som dernæst t0rres og sintres sammen til dannelse af glas. I US patent nr. 3.535.890, 3.678.144 og 4.112.032 beskrives en sâdan fremgangsmâde til glasfremstilling, hvorved silikatopl0sninger eller -suspensioner geleres, t0rres og brændes. Ulemperne ved sâdanne fremgangsmâ-20 der er blandt andet behovet for en meget langvarig og vanskelig t0rringsproces ogen begrænset renhed af produktet pâ grund af tilstedeværelsen af jern og andre metalliske urenheder i udgangsmaterialerne. Det er ikke usædvanligt, at t0rringen kræver dage, uger eller 25 mâneder til fuldendelse.
H0jere renhed kan opnâs ved brugen af udgangs-materialer, sâsom alkoxider, i udfældningsopl0sninger-ne, som bemærket i G.B. patent nr. 2.041.913, der be-skriver en tilpasning af en sâdan fremgangsmâde til 30 fremstillingen af optiske b01geledere af glas. T0rrings-trinnet er imidlertid igen vanskeligt og langvarigt.
Slikkerst0bningsmetoder har længe været anvendt til fremstilling af keramiske produkter udfra partikel-formige oxidmaterialer, og en stor del af den publicere-35 de litteratur drejer sig om teknôlogien ved fremstilling af en tilfredsstillende slikkervælling. I US patent 2
DK 157317 B
nr. 2.942.991 beskrives f.eks. stabiliseringen af en vandig slikkervælling, mens S. G. Whiteway et al., i "Slip Casting Magnesia", Ceramic Bulletin, 40 (7) side 432-438 (1961) diskuterer fordelene ved ikke-van-5 dige slikkervællinger. I modsætning til hvad der gjaldt for opl0sningsmetoderne diskuteret ovenfor, sker fjernelsen af bærer ved slikkerst0bning relativt hurtigt og nemt, delvis pâ grund af de relativt store partikelst0rrelser af de suspenderede oxider. Geldan-10 nelse undgâs sâledes nemt, og man st0der ikke pâ pro-blemerne med gelfragilitet og revnedannelse sk0nt pro-duktudformningen begrænses noget.
Der har som rapporteret i ÜS patent nr. 4.042.361 og 4.200.445 været gjort fors0g pâ at tilpasse slikker- 15 st0bning til behandling af oxidr0gpartikler ("fumed oxides") med h0j renhed. Problemerne i forbindelse med oxidr0gpartikler opstâr delvis pâ grund af, at de danner fnuggede mate- rialer, som har store overfladearealer (i omrâdet fra 2 25 til 400 m /g) og gennemsnitlige partikelst0rrelser 20 under 1 μηι, typisk 0,01-0,1 μπι og er vanskelige at hândtere og inkorporere i flydende suspensioner. Des-uden revner st0besuspensionerne typisk ved t0rring pâ samme mâde som gelerne fremstillet udfra opl0snin-ger. I de to ovennævnte patentskrifter beskrives det 25 sâledes at anvende vandige suspensioner af oxidr0gpar-tikler til fremstilling af et delvist sintret,findelt mellemprodukt (partikelst0rrelse 1-10 μm) til anven-delse som udgangsmateriale ved en konventionel slikker-st0bningsproces.
30 Det foreslâs i G.B. 2.023.571 at bundfælde oxid- glas med kontrolleret sammensætning pâ indersiden af et opvarmet siliciumdioxidr0r ved t0rring og sammen-sintring af oxider ud fra flydende suspensioner. Sk0nt denne teknik kunne anvendes til dannelse af en koncen-35 trationsgradient i det bundfældede glas, er materialets bundfældningshastighed lavere end 0nskeligt. Desuden er det vanskeligt at opnâ vedhængende lag uden revner, og fremgangsmâden begrænser i nogen udstrækning pro- 3
DK 157317 B
duktets form.
Formâlet med opfindelsen er derfor at til-vejebringe en forbedret fremgangsmâde til fremstilling 5 af produkter af glas eller keramik ud fra oxidrogpar-tikler ved sammensintringsmetoder og at fremstille et glasprodukt af optisk kvalitet ved en relativt hurtig fremgangsmâde, som letter fremstillingen af rene, porefrie produkter ud fra en suspension af oxidrogpartikler.
10 Formâlet opnâs ved en fremgangsmâde der er ejen- dommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.
Ved opfindelsen anvendes suspensioner af parti-kelformige oxider som udgangsmaterialer til fremstil-15 ling af produkter af glas eller keramik ud fra geler.
Suspensionerne er af en sâdan beskaffenhed, at den efter-f0lgende bearbejdning forenkles væsentligt, og det opnâede produkts egenskaber forbedres. Sk0nt gelerne opnâet ud fra disse suspensioner skal t0rres under kon-2Ό trollerede betingelser, er t0rringen relativt hurtig, og relativt store, fortræffeligt homogène, por0se produkter uden revner opnâs let. De por0se produkter kan let sintres sammen til dannelse af kompàkte, porefri emner af glas eller keramik.
25 Fremgangsmâden if0lge opfindelsen omfatter i det store hele de f0lgende trin. F0rst fremstilles en stabil, flydende, ikke-vandig suspension af et partikelformigt oxidmateriale, ved brug af oxider med en partikelst0rrelse mindre end ca. 0,5 μια. Oxiderne 30 kan f.eks. fremstilles ved flammeoxidation, og de vil 2 normalt hâve et overfladeareal i omrâdet fra 25-400 m /g. Suspensionen kan fremstilles ved omr0ring, hurtig 10ben-de blanding, vâd formaling eller lignende, og den kan om n0dvendigt stabiliseres ved tilsætning af disper-35 geringsmidler til forhindring af geldannelse eller par-tikelagglomeration og bundfældning.
>Wëndelsen af en ikke-vandig, vandfri væskeformig 4
DK 157317 B
bærer og fortrinsvis et vanâfrit oxid er ret vigtigt til opnâelse af det tilsigtede if0lge opfindelsen. Tilstedeværelsen af vand kan forârsage ukontrolleret geldannelse af suspensionen. Desuden afb0der undgâelsen 5 af vand i bæreren i stor udstrækning problemerne ved-r0rende revnedannelse af præformen under den f01gende bearbej dning.
Det andet trin i fremgangsmâden if0lge opfindelsen omfatter, at man giver suspensionen den for pro-10 duktet udvalgte form og omdanner det til en gel med denne form. Geldannelsen udf0res ved tilsætning af et geleringsmiddel til suspensionen efter foriagivningen i en mængde, der er effektiv til at forârsage fuldstæn-dig geldannelse. St0bning er normalt den foretrukne 15 teknik til at give suspensionen den 0nskede form, idet suspensionens viskositet trods et relativt h0jt fast-stofindhold normalt er lav.
Efter man har givet suspensionen den for produk-tet udvalgte form og dannet en gel med denne form, 20 t0rres gelen ved uddrivning af den flydende bærer fra dens porerstruktur, idet formen bevares. Den gelformige konfiguration opretholdès til det gelformigemellemprodukt i det væsentlige er t0rret for at minimere muligheden for geldeformation og revnedannelse. I kraft af det 25 gelerede materiales homogenitet og relative store pore-st0rrelse og pâ grund af, at bæreren i det væsentlige er ikke-vandig, minimeres materialepâvirkningerne under t0rring, og t0rringen kan gennemf0res relativt hurtigt uden risiko for at produktet r.evner, sâlédes at et helt 30 produkt med den samme form som den gelformige suspension, bortset fra t0rringssvind, kan opnâs.
Produktet opnâet ved den ovenfor beskrevne frem-gangsmâde er typisk meget homogent i mikrostrukturen.
Det behandles yderligere i et opvarmningstrin, 35 hvorunder produktet sintres fuldstændigt sammen til 5
DK 157317B
et kompakt, porefrit produkt af glas eller keramik. Partikelst0rrelserne i den t0rrede gel er tilstrække-. llgt smâ til at sammensintringen er let, og der opnâs let et gennemsigtigt glasprodukt af ligesâ god optisk 5 kvalitet som aile kendte glasprodukter, f.eks. er det godt nok til anvendelse ved fremstilling af optiske fibre til telekommunikation med lavt tab.
Den succesfulde ud0velse af opfindelsen kræver til at begynde med,fremstillingen af en stabil flydende 10 dispersion af de oxidpartikler, der er udvalgt til in-korporering i det 0nskede produkt. Ved en stabil dispersion menes en dispersion, hvori partiklerne forbliver i suspension uden permanent agglomération eller geldan-nelse i en période, der er tilstrækkelig lang til at 15 tillade suspensionen at blive formgivet ved st0bning eller ved andre fremgangsmâder. Selvf0lgelig kan nogen bundfældning tillades, hvis suspensionen let kan dannes ved simpel blanding inden formgivningen.
Partikelformige oxidmaterialer, der er nyttige 20 til fremstilling af suspensionerne, omfatter glasagtige eller amorfe oxider, f.eks. r0gpartikler af Si02, Ge02, P2°5f blandinger af disse oxidr0gpartikler indbyrdes eller med "dopanter",sâsom Ti02, Al203, Sn02, Zr02,
ZnO, MgO, Sb2Oçj og aile andre oxidr0gpartikler eller 25 oxidkombinationer, som kan fremstilles ved flammeoxi-dation eller hydrolyse til dannelse af et glasagtigt sodprodukt med den krævede partikelst0rrelse. I nogle tilfælde vil produktet frèmstillet ifolge opfindelsen være et krystallinsk keramisk emne, og i de tilfælde kan det 30 suspenderede partikelformige oxidmàteriale være krystallinsk. Eksempler pâ krystallinske materialer, som kan anvendes, omfatter krystallinske former af de ovennævnte oxider og aile andre komponenter, der ind-gâr i konventionelle eller kommercielle keramiske 35 produkter og kan fremstilles med den n0dvendige partikelst0rrelse. Som tidligere nævnt er partikel-st0rrelsen ret vigtig til opnâelse af det tilsigtede if01ge opfindelsen. Det foretrækkes, at partikelst0rrel- 6
DK 157317 B
sen for de udvalgte oxider ligger i omrâdet fra ca.
0,01-0,5 ym, svarende til et overfladeareal for en 2 pr0ve af materialet i omrâdet 15-100 m /g. Hvis der anvendes mindre partikelst0rrelsen kompliceres 5 t0rreprocessen, I nogle tilfælde bliver det n0dvendigt at gribe til autoklaveringst0rring ved temperaturer over bærerens kritiske punkt til opnâelse af anvende-lige t0rringshastigheder uden revnedannelse.
En række forskellige fremgangsmâder til frem-10 stilling af suspensioner af oxidmaterialer i flydende bærere kendes, bâde fra malingsindustrien og fra grundforskningen i kolloidkemi. De kendte mekanismer til stabilisering af dispersioner ved hindring af partikelagglomeration i bæreren omfatter dannelse af 15 elektriske dobbeltlag, sterisk dispergering og polær screening.
Stabilisering ved teknikken vedr0rende sterisk dispergering èr især anvendelig, fordi dispergerings-middellagene pâ partiklerne er tynde, sâledes at tem-20 melig koncentrerede men stabile suspensioner kan frem-stilles. Selvf0lgelig kan andre stabiliseringsteknikker, herunder elektrisk dobbeltlags- og polærscreeningsme-toder, anvendes, forudsat, at flydende dispersioner, der er i stand til at flokkulere med et forligeligt 25 geleringsmiddel, kan fremstilles derved.
Eksempler pâ bærere, soin kan anvendes med oxid-partikler, sâsom siliciumdioxid og silikatglas, omfatter hydrofobe opl0sningsmidler, sâsom n-hexan, chloro-form, methylenchlorid eller lignende, og ogsâ nogle 30 bærere, som er blandbare med vand, f.eks. n-propanol. Eksempler pâ dispergeringsmidler, som kan anvendes i opl0sningsmidler som beskrevet ovenfor omfatter stearin-syre, stearylalkohol og selv kortere ligekædede alkoho-ler, der er flydende ved stuetemperatur, sâsom de nor-35 male alkoholer med carbonkæder indeholdende 3-10 car-bonatomer.
Flokkulering eller geldannelse af en sterisk dispersion, der er fremstillet som beskrevet ovenfor 7
DK 157317 B
tænkes at involvere fortrængningen af dispergerings-midlet fra oxidpartiklernes overflader ved hjælp af komponenter med en st0rre affinitet til partiklerne end dispergeringsmidlet. Vand og vandige opl0sninger 5 af syrer eller baser er midler,med hvilke dette kan opnâs, sk0nt deflokkulation og geldannelse ved hjælp af vand er en temmelig langsom procès i de tilfælde, hvor bindingen af dispergeringsmidlet til oxidpartiklen er stærk.
10 Opfindelsen involverer destabilisering og gel- dannelse af suspensionen efter man har givet den den 0nskede form. Det er muligt at tilsætte væskeformige geleringsmidler til den flydende suspension efter st0bning, men en mere hensigtsmæssig fremgangsmâde er 15 at lede et gasformigt gèleringsmiddel, sâsom NH^-gas, over, omkring eller gennem den formgivne suspension, for at omdanne den til en gel i st0beformen.
Da det gelerede mellemprodukt, der opnâs efter st0bning, er relativt svagt og udsat for revnedannel-20 se under krybningsforl0bet, soin ledsager fjernelsen af den flydende fase, har man fundet det nyttigt at st0be suspensionen pâ en overflade, som vil deformere med mellemproduktet, idet det kryber under t0rring. En passende teknik til udf0relse af dette er at beklæde 25 st0beformen med et deformerbart polymerlag, sâsom en tynd plastikfilm, som vil klæbe til og deformere med mellemproduktet, idet det kryber under de tidlige stadier af t0rring. Filmen kan herefter hensigtsmæssigt fjernes, efter at mellemproduktet har opnâet en til-30 strækkelig styrke i I0bet af t0rringsprocessen.
Sammensintring af det t0rrede por0se produkt af glas eller keramik kan hensigtsmæssigt udf0res ved opvarmning til temperaturer et godt stykke under de anvendte oxiders smeltepunkter. I kraft af det t0rrede 35 produkts porehomogenitet, opnâet ved kontrolleret geldannelse og undgâelsen af overdrevent store agglomera-ter i 10bet af fremgangsmâdens suspensionstrin, omdannes det let til et tæt, porefrit materiale, og det er muligt 8
DK 157317 B
at opnâtransparente, amorfe produkter og selv transparante krystallinske produkter. Sâledes lettes frem-stillingen af produkter af glas og keramik ved tempe-raturer et godt stykke under deres oxidkomponenters 5 smeltepunkter betydeligt.
Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af de f0lgende eksempler, der beskriver fremstillingen af keramiske produkter i overensstemmelse med denne.
10 Eksempel 1
Der freinstilles en bærerblandirigder.' bestâr af ca. 150 ml chloroform som opl0sningsmiddel og 16,8 ml 1-propanol som dispergeringsmiddel, for en suspension af oxidr0gpartikler. Til denne bærer sættes oxidr0gpar-15 tikler bestâende af 72 g SiC^ med en gennemsnitlig partikelst0rrelse pâ 0,06 ym og fremstillet ved flamme-oxidation ved brænding i oxygen i 1/2 time ved 1000°C.
Inden brugen t0rres dette siliciumdioxid ved 200°C i 1 time i vakuum til fjernelse af vand, der er absor-20 beret under opbevaring.
Oxidr0gpartiklerne dispergeres i bæreren ved formaling i en kuglem011e .i ca. 16 timer. Suspensionen centrifugeres dernæst ved 200 omdrejninger pr. minut i 10 minutter til fjernelse af aile store agglomerater.
25 Den sâledes fremstillede suspension hældes i en skilletragt til kontrolleret overf0rsel til en st0be-form. I skilletragten hâves reduceret tryk til afluft-ning af suspensionen. Et 3 mm-Tefloi^-plastr0r forbin-der tragtens udl0b med bundindl0bet i st0beformen, som 30 er en præform for en stangform.
St0beformen, der anvendes til formning af stangen, er en cylindrisk polyethylenpose med en ydre diameter pâ 3,2 cm og en længde pâ ca.35 cm. Bundindl0bet bestâr af et 3 mm Teflon®-plastr0r, der er fastgjort fuld-35 stændigt tæt i posens bund. Posens top st0ttes og hol-des âben ved hjælp af et slib i toppen af en cylinde-risk holder for glasforme, hvilken holder har en ydre diameter pâ ca. 6,4 cm og en længde pâ ca. 40 cm.
9
DK 157317B
Denne holder, hvori posen ophænges, er forsynet med âbninger med en diameter pâ 6 mm, som kan lukkes.
En ventil pâ skilletragten âbnes, og suspensio- nen lades ved hjælp af tyngdekraften l0be ind i bunden 5 af pose-st0beformen med en hastighed pâ ca. 6 ml/min.
Ved tilf0rsel fra bunden undgâs indespærret luft i st0bematerialet. Ved brug af 180 ml af suspensionen dannes et st0bemateriale med indre diameter pâ ca. 3,2 cm og en længde pâ ca. 22 cm.
10 Nâr posen er fyldt, lukkes âbningerne og et geleringsmiddel bestâende af gasformigt NH^ ledes ind i holderen for st0beformen og rundt om og over den 3 âbne pose med en hastighed pâ ca. 35 cm /min. i 15 minutter. Denne behandling er tilstrækkelig til fuld-15 stændig geldannelse af suspensionen til et halvfast gelformigt st0bemateriale for en glasstang.
Efter geldannelse af dette st0bemateriale âbnes holderen for st0beformen i toppen, og st0bematerialet lades t0rre. Fuldstændig t0rring til en hel, por0s 20 oxidpræform, under nogen krympning men uden revnedannel-se udf0res i l0bet af ca. 72 timer.
Den sâledes opnâede stang-præform, der nu har en ydre diameter pâ ca. 2,5 cm og en længde pâ ca. 20 cm, placeres i vakuum i 3 timer, hvorefter den opvarmes 25 til 1000°C i oxygen til fjernelse af aile rester af organiske komponenter. Den opvarmes dernæst yderligere til fortætning til en temperatur pâ 1500°C i en atmos-fære af hélium indeholdende 2 vol% chlor til fremstil-ling af en gennemsigtig glasstang med en længde pâ ca.
30 10 cm og en ydre diameter pâ ca. 15,6 mm.
Den sâledes opnâede glasstang, som er en for-tættet præform for kerneelementet af en optisk b01ge-lederfiber, trækkes til et glasr0r med en diameter pâ ca. 4 mm. Den overtrækkes dernæst ved en kendt flamme-35 oxidationsproces med en sodlag bestâende af et partikel-formigt borsilikatglas. Dette sodlag fortættes herefter til et gennemsigtigt beklædningslag, og den beklædte præform trækkes til en optisk b0lgelederfiber med en 10
DK 157317 B
diameter pâ ca. 125 μπι. Den sâledes opnâede fiber har en kerne med en diameter pâ 19 um bestâende af sili-ciumdioxidr0gpartikler og en beklædning af borsilikat-glas med et brydningsindeks, der er lavere end sili-5 ciumdioxids, hvorved fiberen fâr en numerisk apertur pâ 0,10. Fiberens dæmpning er 14 db/km ved en b0lge-længde pâ .850 nm. Hovedparten af denne dæmpning skyldes b0jningstab, pâ grund af fiberens relativt lave numeriske apertur.
10
Eksempel 2
Der fremstilles en bærerblanding> der 'bestâr af ca. 408 ml chloroform som opl0sningsmiddel og 6.0»8 ml 1-propanol som dispergeringsmiddel,for en suspension 15 af oxidr0gpartikler. Til denne bærer sættes en masse af partikelformige oxidr0gpartikler bestâende af 196,5 g kolloidal siliciumdioxid. Denne siliciumdioxid har , en gennemsnitlig partikelst0rrelse i st0rrelsesordenen 0,06 um og forhandles som OX-50 silica fra Degussa, 20 Inc. Teterboro, NJ. Denne siliciumdioxid var opvarmet til 100Q°C i 1/2 time i oxygen til fjernelse af bundet vand, og den t0rres inden brugen ved 200°C i 1 time i vakuum til fjernelse af absorberet vand.
Siliciumdioxiden dispergeres i bærerblandingen 25 ^ed formaling i en kuglem0lle i ca. 16 timer. Den her-ved opnâede suspension centrifugeres dernæst ved 2000 omdrejninger pr. minut i 10 minutter. Den centrifugere-de suspension hældes derefteri en skilletragt og af luîtes under reduceret tryk som i eksempel 1 ovenfor.
30 Den afluftede suspension suges fra skilletragten gennem et plastikr0r til en glastilf0rselscylinder ved hjælp af et motordrevet plastikstempel i cylinderen·.
Den drives dernæst ved hjælp af stemplet ind i en posest0beform gennem et b0jeligt plastr0r, der ender 35 i et 35 cm langt tilf0rselsr0r af rustfrit stâl med en indre diameter pâ 3 mm.
Posest0beformen er udformet til fremstilling af et stangformet st0bemateriale for kerneelementet 11
DK 157317 B
af en optisk b01gelederfiber og bestâr af en poly-ethylenpose med en ydre diameter pâ 4,7 cm og en længde pâ 35 cm. Den ene ende er lukket ved smeltning, og den anden hoIdes âben ved hjælp af et 5 glasslib i toppen af en cylindrisk holder for glas-st0beforme. Holderen, hvori posen ophænges, har en ydre diameter pâ 6,25 cm og en længde pâ 40 cm. Bâde glasslibet i toppen og bundsektionen af st0beforms-holderen er udstyret med âbne r0r med ydre diameter 10 pâ 6 mm.
Til fyldning af st0beformen f0res det rustfri tilf0rselsr0r gennem det âbne r0r i toppen af st0be-formsholderen ind i st0beformen, idet det placeres indenfor 1,25 cm fra posens bund. Den kolloidale sus-15 pension spr0jtes derefter ind i posen fra tilf0rsels-cylinderen med en hastighed pâ ca. 15-30 ml/min.. Idet st0beformen fyldes, f0res tilf0rselsr0ret med, sâledes at der ikke fanges luftbobler i suspensionen. Efter fyldning af st0beformen lukkes r0rene, og ammoniak 20 f0res ind i st0beformsholderen og rundt om st0bemate-rialet med en str0mningshastighed pâ 35 cm3/min. i 85 minutter. Ved slutningen af denne période er suspensionen omdannet til et halvfast st0bemateriale, og den er klar til t0rring.
25 T0rringen gennemf0res ved âbning af r0rene i st0beformsholderen, hvorved man làder bæreren fordampe langsomt i l0bet af 16 dage. Afsluttende t0rring ud-f0res dernæst ved •piacering af den hele stangpræform, der nu mâler 3,75 cm x 8 cm og i det væsentlige 30 er fri for revner, i vakuum i 3 timer, og dernæst op-varmer den til 1000°C i oxygen i 90 minutter til fjer-nelse af organiske rester. Fortætning af den por0se præ-form til klart glas udf0res ved yderligere opvarmning af stangen til 1500°C under en heliumatmosfære indehol-35 dende 2 vol% Cl2-gas. Den gennemsigtige fortættede stang er ca. 10 cm lang og har en diameter pâ 2,2 cm.
Den transparente stang trækkes dernæst til et kerneelement for en optisk b0lgelederfiber med en dia- 12
DK 157317 B
meter pâ ca. 125 μια. Idet den trækkes, overtrækkes den med et siliconplastmateriale med et lavere brydnings-indeks end siliciumdioxid. Dette overtræk udg0r et 5 transparent beklædningselement for den optiske b0lge-lederfiber. Den optiske dæmpning af denne b01geleder er ca. 3,6 db/km ved en b0lgelængde pâ 850 nm.
I kraft af fleksibiliteten af suspensionsst0b-nings- og geldannelsesteknikkerne if01ge opfindelsen 10 er det muligt at fremstille kerneelementer, beklæd-ningselementer, kerne-beklædningssammensætninger og kerneelementer med ikke-ensartede (f.eks. graduerede) brydningsindeks ved direkte st0bning som beskrevet ovenfor. De Sidste opnâs ved hjælp af lagst0bningstek-15 nik ved variation af suspensionens sammensætning, idet den st0bes. I de tilfælde, hvor den genstand, der skal fremstilles, er et glaskerneelement for en optisk b0lgeleder, kan beklædningselementet pâf0res ved st0b-ning af en anden suspension rundt om den f0rste gel-20 formige suspension eller alternativt ved andre beklæd-ningsteknikker. F.eks. kan en beklædning pâf0res ved flammehydrolyse efter t0rring af st0bematerialet for kerneelementet eller efter fortætning til klart glas.
En plastbeklædning kan pâf0res under eller efter, 25 at kerneelementet er fremstillet ud fra den fortættede præform ved trækning.
30 35

Claims (3)

1. Fremgangsmâde til fremstiUing af et produkt af glas eller keramik, kendetegnet ved, at man: (a) suspenderer et partikelformigt oxid i en 5 ikke-vandig væskeformig bærer til opnâelse af en stabil flydende suspension af oxidpar-tikler med en gennemsnitlig diameter, der ikke er st0rre end 0,5 μπι, (b) giver suspensionen en udvalgt form svarende 10 til produktet, der skal fremstilles, (c) destabiliserer og gelerer den formgivne suspension ved tilsætning af et gelerings-middel i en mængde, der mindst er tilstræk-kelig til effektivt at danne et mellempro- 15 dukt pâ gelform, (d) t0rrer det gelformige mellemprodukt under bevarelse af dets form, til opnâelse af et helt, por0st produkt, i det væsentlige uden revner og med samme form som mellemproduktet 20 pâ gelform, og (e) fortætter det por0se produkt ved opvarmning til en temperatur, der mindst er tilstrække-lig til at sintre det por0se produkt sammen til et ikke por0st produkt af glas eller 25 keramik.
2. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at produktet er et kerne- eller beklædnings-element af glas for en præform af en optisk b0lgeleder af glas.
3. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendeteg net ved, at det partikelformige oxid er amorfe oxid-r0gpartikler, som indeholder et eller flere af de f01gende oxider: Si02, P205' Ge02' al2°3' Ti02f Zr02' ZnO, MgO, Sb2Og og Sn02·
DK200384A 1983-06-27 1984-04-18 Fremgangsmaade til fremstilling af et produkt af glas eller keramik DK157317C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50818583 1983-06-27
US06/508,185 US4574063A (en) 1983-05-09 1983-06-27 Method of forming glass or ceramic article

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK200384D0 DK200384D0 (da) 1984-04-18
DK200384A DK200384A (da) 1984-12-28
DK157317B true DK157317B (da) 1989-12-11
DK157317C DK157317C (da) 1990-05-07

Family

ID=24021725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK200384A DK157317C (da) 1983-06-27 1984-04-18 Fremgangsmaade til fremstilling af et produkt af glas eller keramik

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP0129625B1 (da)
JP (1) JP2587605B2 (da)
KR (1) KR920003222B1 (da)
AT (1) ATE31912T1 (da)
AU (1) AU568357B2 (da)
BR (1) BR8402165A (da)
DE (1) DE3375297D1 (da)
DK (1) DK157317C (da)
ES (1) ES8507428A1 (da)
FI (1) FI75333C (da)
IL (1) IL71775A (da)
IN (1) IN160672B (da)
MX (1) MX161626A (da)
NO (1) NO158342C (da)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4541855A (en) * 1983-08-18 1985-09-17 Corning Glass Works Method of forming a glass or ceramic product
GB2165233B (en) * 1984-10-04 1988-03-09 Suwa Seikosha Kk Method of making a tubular silica glass member
GB2165234B (en) * 1984-10-05 1988-09-01 Suwa Seikosha Kk Methods of preparing doped silica glass
DE3511454A1 (de) * 1985-03-29 1986-10-09 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von glaskoerpern
DE3511449A1 (de) * 1985-03-29 1986-10-02 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von glaskoerpern
DE3511456A1 (de) * 1985-03-29 1986-10-09 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von glaskoerpern
US5439495A (en) * 1992-09-11 1995-08-08 Olympus Optical Co., Ltd. Solution doping of sol gel bodies to make graded index glass articles
GB9316437D0 (en) * 1993-08-06 1993-09-22 Harcros Chemicals Uk Limited Zinc oxide and a process for making it
FR2733973B1 (fr) * 1995-05-11 1997-06-13 Alcatel Fibres Optiques Procede d'elaboration d'un gel de silice
US6442977B1 (en) * 2000-06-20 2002-09-03 Fitel Usa Corp. Sol-gel process for fabricating germanium-doped silica article

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200445A (en) * 1977-04-28 1980-04-29 Corning Glass Works Method of densifying metal oxides
DE3067197D1 (en) * 1979-11-21 1984-04-26 Hitachi Ltd Method for producing optical glass
DE3370315D1 (en) * 1982-01-15 1987-04-23 Corning Glass Works Method of forming glass or ceramic article
US4541855A (en) * 1983-08-18 1985-09-17 Corning Glass Works Method of forming a glass or ceramic product

Also Published As

Publication number Publication date
KR850000374A (ko) 1985-02-27
ATE31912T1 (de) 1988-01-15
JP2587605B2 (ja) 1997-03-05
FI75333C (fi) 1988-06-09
MX161626A (es) 1990-11-23
ES531996A0 (es) 1985-09-01
EP0129625B1 (en) 1988-01-13
NO158342C (no) 1988-08-24
DE3375297D1 (en) 1988-02-18
KR920003222B1 (ko) 1992-04-24
DK200384A (da) 1984-12-28
NO158342B (no) 1988-05-16
DK200384D0 (da) 1984-04-18
NO841859L (no) 1984-12-28
IL71775A (en) 1992-07-15
DK157317C (da) 1990-05-07
AU2705484A (en) 1985-01-03
IN160672B (da) 1987-07-25
FI841714A (fi) 1984-12-28
AU568357B2 (en) 1987-12-24
FI75333B (fi) 1988-02-29
ES8507428A1 (es) 1985-09-01
FI841714A0 (fi) 1984-04-30
JPS6021821A (ja) 1985-02-04
EP0129625A1 (en) 1985-01-02
IL71775A0 (en) 1984-09-30
BR8402165A (pt) 1985-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4574063A (en) Method of forming glass or ceramic article
US4872895A (en) Method for fabricating articles which include high silica glass bodies
JP2663275B2 (ja) 溶融シリカガラス物品の製造方法
US4419115A (en) Fabrication of sintered high-silica glasses
US5236483A (en) Method of preparing silica glass
US5389582A (en) Cristobalite reinforcement of quartz glass
US20050220692A1 (en) Sintered materials
JP2003508334A (ja) 高充填されたＳｉＯ２分散液、その製造方法及びその使用
DK157317B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af et produkt af glas eller keramik
JP4175860B2 (ja) 融解ガラス製品を製造する方法
US6299822B1 (en) Method of fabricating silica glass by sol-gel process
JPH04219333A (ja) 石英ガラスの製造方法
EP2151419B1 (en) Sol-gel process for producing monolithic articles of vitreous silica
EP0390397A2 (en) A method of making alumina-silica glass and other powders
JP3092626B2 (ja) 石英ガラスの製造方法
JP3158523B2 (ja) オキシナイトライドガラスの製造方法
JPH02208230A (ja) 高純度・高粘性シリカガラスの製造方法
De Lambilly et al. Transparent microporous silica fibers by the sol-gel process
CA1219432A (en) Method of forming glass or ceramic article
JPS62100427A (ja) ガラスの製造方法
JPS61163133A (ja) 偏波面保存光フアイバの製造方法
LACZKA et al. NON-CRYSTALLINE MATERIALS OF SPECIAL PROPERTIES OBTAINED BY SOL-GEL METHOD
Thomas Sol-gel processing for fiber optic applications
JPS6158818A (ja) 石英ガラスの製造方法
KR20010061003A (ko) 솔-젤 공법을 이용한 균열없는 실리카 글래스 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed