FR2766814A1 - Procede de fabrication de verre de silice - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication de verre de silice comprenant les étapes d'addition de silice et d'un dispersant à une solution mère obtenue en dissolvant un monomère pour résine acrylique et un agent de réticulation dans de l'eau distillée; dispersion du mélange, et ajustage du pH, pour former un sol; élimination des bulles d'air, puis vieillissement du sol; addition d'un initiateur de polymérisation et d'un catalyseur au sol vieilli, et ajustage du pH; coulage du mélange dans un moule, puis gélification; vieillissement du gel obtenu; démoulage, puis séchage du gel démoulé; chauffage du gel séché pour éliminer les substances organiques; et mise en oeuvre d'une réaction d'élimination des groupes hydroxy et de frittage. Un tube en verre de silice d'une grande pureté, avec formation mineure de craquelures après séchage et retrait significativement bas peut ainsi être obtenu. En plus, un tube de grande dimension peut être fabriqué par ce procédé.
Description
PROCEDE DE FABRICATION DE VERRE DE SILICE
CONTEXTE DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de
fabrication d'un verre de silice par un procédé sol-
gel.
2. Description de l'art antérieur
En général, le verre de silice est transparent et chimiquement inerte, et a un niveau élevé de stabilité thermique et de résistance, et un faible coefficient de dilatation thermique. Du fait de ces caractéristiques, le verre de silice a été utile pour un dispositif optique tel qu'une fibre optique ou une lentille optique. Fondamentalement, la fibre optique est composée d'un coeur, au centre de celle-ci, et d'une gaine ayant un indice de réfraction différent du coeur pour que la
lumière soit complètement réfléchie à partir du coeur.
Pour fabriquer des fibres optiques, une préforme de fibre optique comprenant une baguette de coeur et un tube de gaine entourant la baguette de coeur est préparée. Puis, la préforme de fibre optique est traitée thermiquement, puis étirée pour former les
fibres optiques.
La préforme de fibre optique est préparée par un procédé de déposition en phase vapeur par procédé chimique modifié (MCVD), déposition en phase vapeur axiale (VAD) ou déposition en phase vapeur externe
(OVD).
Dans le procédé MCVD, la préforme de fibre optique est préparée à partir d'un tube de gaine en verre de silice d'une grande pureté. Ici, le tube de gaine en
verre de silice est formé par un procédé sol-gel.
Le procédé sol-gel, en tant que procédé en phase liquide, peut augmenter la productivité et contrôler librement la composition du produit. En plus, étant donné que le procédé sol-gel est mis en oeuvre à basse température, le procédé sol-gel est un procédé très économique. En plus, étant donné qu'un matériau de grande pureté est utilisé comme produit de départ, ce procédé est très utile pour fabriquer un photomasque pour un semi-conducteur et un verre de silice de grande pureté. Ci-après, un procédé de fabrication d'un tube de gaine en verre de silice préparé par le procédé sol-gel
sera brièvement décrit.
D'abord, des particules de silice sont dispersées dans de l'eau pour former un sol. Le sol formé est soumis à un traitement de vieillissement pendant une durée prédéterminée. Puis, le sol résultant est versé dans un moule à des fins de gélification. Une fois la
gélification terminée, le gel est démoulé, puis séché.
Ensuite, le gel séché est traité thermiquement pour éliminer les substances organiques contenues dans le gel. Puis, une réaction destinée à éliminer les groupes hydroxy contenus dans le gel duquel les substances organiques ont été éliminées, et un procédé de frittage sont mis en oeuvre, mettant ainsi fin à la
fabrication d'un tube de gaine en verre de silice.
La réactivité du procédé sol-gel décrit ci-dessus dépend de la température de la réaction de gélification, de la composition du sol, du pH et du solvant, et il est très difficile de maintenir la réactivité dans une gamme favorable en contrôlant ces facteurs. En plus, lors du séchage du gel moulé, de nombreuses craquelures sont formées, et des phénomènes de retrait et des craquelures se produisent lors du frittage. Afin de résoudre ces problèmes, un procédé utilisant un additif chimique de contrôle de séchage (DCCA) ou un liant à base de polymère, ou un procédé de redispersion et un procédé de séchage supercritique ont
été développés.
Le procédé utilisant le DCCA réduit une différence locale de degré d'évaporation du solvant contenu dans le gel, réduisant ainsi la différence dans la contrainte locale des échantillons lors du séchage. En conséquence, le gel durcit, ce qui diminue la formation
de craquelures.
Selon le procédé de redispersion, une poudre fine de silice séchée, par exemple, de la fumée de silice, est dispersée dans de l'eau pour former un sol, puis le sol est gélifié. Pendant la gélification, les particules de silice forment un agglomérat dû à des liaisons hydrogène. Après séchage de l'agglomérat, l'agglomérat séché est soumis à un procédé thermique et à un procédé de broyage, puis il est redispersé dans l'eau. Le produit redispersé est gélifié, moulé, puis fritté. Toutefois, les procédés ci-dessus ne sont pas efficaces pour prévenir la formation de craquelures lors du séchage du gel, et le procédé de préparation
est compliqué.
RESUME DE L'INVENTION
Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un des objectifs de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un verre de silice haute densité, dans lequel la formation de craquelures après le procédé de séchage est supprimée et la formation de craquelures et le retrait après le procédé de frittage
sont réduits.
En conséquence, pour atteindre l'objectif ci-
dessus, il est proposé un procédé de fabrication d'un verre de silice comprenant les étapes suivantes: (a) addition de silice et d'un dispersant à une solution mère obtenue en dissolvant un monomère pour résine acrylique et un agent de réticulation dans de l'eau distillée; et dispersion du mélange en solution, et ajustage du pH du mélange, pour former un sol; (b) élimination des bulles d'air contenues dans le sol, puis vieillissement du sol résultant; (c) addition d'un initiateur de polymérisation et d'un catalyseur au sol ayant subi le traitement de vieillissement, et ajustage du pH du mélange réactionnel; (d) coulage du mélange réactionnel dans un moule, puis gélification du mélange; (e) vieillissement du gel obtenu; (f) démoulage du gel ayant subi le traitement de vieillissement, puis séchage du gel démoulé; (g) traitement thermique du gel séché pour éliminer les substances organiques contenues dans le gel; et (h) mise en oeuvre d'une réaction d'élimination des groupes hydroxy et d'une réaction de frittage sur le
gel duquel les substances organiques ont été éliminées.
Selon l'invention, le rapport de mélange de la silice
et de la solution mère peut être de 4:6 à 6:4 en poids.
BREVE DESCRIPTION DU SCHEMA
L'objectif ci-dessus et les avantages de la présente invention ressortiront plus clairement en décrivant en détail des modes de réalisation préférés de celle-ci, en référence au schéma joint dans lequel: La FIG. 1 est un organigramme illustrant un procédé de fabrication d'un verre de silice selon la
présente invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Dans un procédé de fabrication d'un verre de silice selon la présente invention, une gélification chimique dans laquelle une silice est ajoutée à une solution mère obtenue en dissolvant un monomère pour résine acrylique et un agent de réticulation dans de l'eau, et dispersée et polymérisée, et une gélification thermique dans laquelle un gélifiant- est ajouté à une composition pour verre de silice et le pH de la composition résultante est correctement ajusté, sont mises en oeuvre simultanément. En conséquence, un liant à base de polymère ayant une structure de réseau tridimensionnelle, formée à partir du monomère pour résine acrylique et de l'agent de réticulation, est réparti de manière homogène dans tout le gel, de sorte qu'un problème classique induit par le procédé sol-gel,
à savoir, un gradient de densité, peut être supprimé.
En plus, la résistance du gel augmente, supprimant ainsi la formation de craquelures lors du séchage et
raccourcissant le temps de séchage.
De préférence, la teneur du monomère pour résine acrylique est de 2 à 20 % en poids, sur la base du poids de la solution mère, et la teneur de l'agent de réticulation est de 0,05 à 1,0 % en poids, sur la base
du poids de la solution mère.
De préférence, la concentration de la solution mère contenant le monomère pour résine acrylique est l'agent de réticulation est basse. Si la concentration de la solution mère est basse, le carbone ne subsiste pas après que les substances organiques sont décomposées lors de la mise en oeuvre du procédé sol-gel et la transparence du verre de silice est détériorée après le procédé de frittage. En plus, si une solution mère ainsi diluée est utilisée, le gel humide devient lisse, et la résistance du gel humide peut être améliorée au moyen d'une gélification thermique en
contrôlant le pH.
Le monomère pour résine acrylique et l'agent de
réticulation ne sont pas particulièrement limités.
Toutefois, le monomère pour résine acrylique est, de préférence, l'acrylamide ou le méthacrylamide, et
l'agent de réticulation est, de préférence, le N,N'-
méthylènebisacrylamide ((H2C=CHCONH)2CH2).
Un procédé de fabrication d'un verre de silice selon la présente invention sera décrit en référence à
la FIG. 1.
D'abord, un monomère pour résine acrylique et un agent de réticulation sont dissous dans de l'eau déminéralisée pour préparer une solution mère. De la fumée de silice et un dispersant sont ajoutés à la solution mère, puis dispersés, et le pH du mélange réactionnel est ajusté à 11-13, de façon à former un
sol.
Puis, les bulles d'air sont éliminées du sol à l'aide d'une pompe à vide, et on laisse le sol vieillir pendant une durée prédéterminée pour stabiliser les
particules de silice du sol.
Ensuite, un initiateur de polymérisation et un catalyseur sont ajoutés au mélange réactionnel, et un gélifiant est ajouté, en outre, si nécessaire. Puis, le pH du mélange réactionnel est ajusté à 9-11. Le mélange obtenu est versé dans un moule à des fins de gélification. Ici, la N,N,N'N'-tétraméthylènediamine
(TEMED) est, de préférence, utilisée comme catalyseur.
Puis, après le traitement de vieillissement du gel à température ambiante, le gel humide est démoulé, puis séché dans un incubateur à 20- 50 C et une humidité relative (HR) de 70-95 %. Puis, le gel est chauffé jusqu'à 300-700 C à une vitesse de 50 C à l'heure dans l'air et est maintenu à cette température pendant 2 à 8 heures. Puis, la température est portée à 800-1200 C à une vitesse de 100 C à l'heure dans une atmosphère de chlore gazeux, et le gel est traité thermiquement à cette température pendant 1 à 8 heures. La température est portée à 1100- 1500 C à une vitesse de 100 C à l'heure dans une atmosphère d'hélium gazeux et le gel est traité thermiquement à cette température pendant 1 à 8 heures, pour former ainsi un tube en verre de silice. Des exemples du procédé de fabrication de verre de
silice selon la présente invention seront décrits.
Toutefois, la présente invention n'est pas limitée aux
exemples qui suivent.
<Exemple 1> 14,0 % en poids d'acrylamide et 0,6 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 85,4 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer une solution mère. 500 ml de la solution mère, 500 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 52 ml d'une solution aqueuse d'hydroxyde de triméthylammonium (TMAH) (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on laisse le sol vieillir pendant 15 heures. 6 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau), à titre d'initiateur de polymérisation, et 2 ml de TEMED, à titre de catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le sol ayant subi le traitement de vieillissement. Le mélange a été versé dans un moule à des fins de gélification. Après 30 minutes, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 30 C et HR de 90% pendant 4 jours. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 100 C à une vitesse de 10 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 10 heures pour éliminer l'humidité résiduelle, formant ainsi un gel séché. Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 600 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel a été traité thermiquement à 600 C pendant 5 heures pour éliminer
les substances organiques contenues dans le gel séché.
Le gel duquel les substances organiques avaient été éliminées a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de C/heure à des fins de vitrification. Ici, la vitrification a été effectuée dans une atmosphère de
chlore gazeux pour éliminer les groupes hydroxy.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1400 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube en verre de silice.
<Exemple 2>
12,0 % en poids d'acrylamide et 0,5 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 87,5 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer une solution mère. 2000 ml de la solution mère, 2000 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 222 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 15 heures. 24 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 25,0 % en poids dans de l'eau), à titre d'initiateur de polymérisation, et 6 ml de TEMED, à titre de catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le sol
ayant subi le traitement de vieillissement.
Le mélange a été versé dans un moule à des fins de gélification. Après 60 minutes, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 25 C et HR de 75 % pendant 6 jours. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 120 C à une vitesse de 10 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 5 heures pour éliminer l'humidité résiduelle, formant ainsi un gel séché. Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 550 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel séché a été traité thermiquement à 550 C pendant 5 heures pour éliminer
les substances organiques contenues dans le gel séché.
Le gel duquel les substances organiques avaient été éliminées a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de C/heure et maintenu à cette température pendant 5 heures à des fins de vitrification. Ici, la vitrification a été effectuée dans une atmosphère de
chlore gazeux pour éliminer les groupes hydroxy.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1400 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 3>
4,8 % en poids d'acrylamide et 0,2 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 95,0 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer une solution mère. 1000 ml de la solution mère, 1100 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 116 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 15 heures. 14 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau), à titre d'initiateur de polymérisation, et 3 ml de TEMED, à titre de il catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le sol vieilli. Le mélange a été versé dans un moule à des fins de gélification. Après 60 minutes, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 25 C et HR de 75 % pendant 6 jours. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 120 C à une vitesse de 20 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 5 heures pour éliminer l'humidité résiduelle, formant ainsi un gel
séché.
Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 550 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel a été traité thermiquement à 550 C pendant 5 heures pour éliminer
les substances organiques contenues dans le gel séché.
Le gel duquel les substances organiques avaient été éliminées a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de C/heure et maintenu à cette température pendant 5 heures à des fins de vitrification. Ici, la vitrification a été effectuée dans une atmosphère de
chlore gazeux pour éliminer les groupes hydroxy.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1450 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 4>
4,8 % en poids d'acrylamide et 0,2 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 95,0 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer une solution mère. 500 ml de la solution mère, 500 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 52 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 10 heures. 8 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau), à titre d'initiateur de polymérisation, 2 ml de TEMED, à titre de catalyseur, et 8 g de formiate de méthyle (1,6 % en poids sur la base du poids de la silice) ont été ajoutés et mélangés avec le
sol ayant subi le traitement de vieillissement.
Le mélange a été versé dans un moule à des fins de gélification. Après 60 minutes, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 25 C et HR de 75 % pendant 6 jours. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 120 C à une vitesse de 20 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 5 heures pour éliminer l'humidité résiduelle, formant ainsi un gel
séché.
Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 550 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel a été chauffé à 550 C pendant 5 heures pour éliminer les substances organiques contenues dans le gel séché. Le gel duquel les substances organiques avaient été éliminées a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de 100 C/heure et maintenu à cette température pendant 5 heures à des fins de vitrification. Ici, la vitrification a été effectuée dans une atmosphère de chlore gazeux pour
éliminer les groupes hydroxy.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1400 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 5>
Un tube en verre de silice a été fabriqué à l'aide du procédé décrit dans l'exemple 4, à part que du lactate de méthyle a été utilisé à la place du formiate
de méthyle.
<Exemple 6> Un tube en verre de silice a été fabriqué à l'aide du procédé décrit dans l'exemple 4, à part que du lactate d'éthyle a été utilisé à la place du formiate
de méthyle.
<Exemple 7>
2,2 % en poids de méthacrylamide et 0,13 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 96,67 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer
une solution mère.
500 ml de la solution mère, 500 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 52 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 10 heures. 8 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau), à titre d'initiateur de polymérisation, 2 ml de TEMED, à titre de catalyseur, et 8 g de formiate de méthyle (1,6 % en poids sur la base du poids de la silice) ont été ajoutés et mélangés avec le sol vieilli. Puis, le mélange obtenu a été versé dans
un moule pour être gélifié selon une forme souhaitée.
Après gélification, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 30 C et HR de % pendant 10 jours. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 700 C à une vitesse de 50 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 4 heures. Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 1100 C à une vitesse de 100 C/heure, le gel séché a été traité thermiquement à 1100 C pendant 5 heures. Ici, le procédé de traitement thermique a été effectué dans une atmosphère de chlore gazeux pour éliminer les groupes
hydroxy résiduels.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1500 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 5 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 8>
Un tube en verre de silice a été fabriqué à l'aide du procédé décrit dans l'exemple 7, à part que 10 g de lactate d'éthyle ont été utilisés à la place du
formiate de méthyle.
<Exemple 9>
14,0 % en poids de méthacrylamide et 0,6 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 85,4 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer
une solution mère.
500 ml de la solution mère, 500 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 52 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 15 heures. 6 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau) ont été ajoutés au sol vieilli, et les
bulles d'air ont été éliminées du mélange réactionnel.
Puis, 2 ml de TEMED, à titre de catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le mélange réactionnel. Puis, le mélange obtenu a été versé dans un moule pour être
gélifié selon une forme souhaitée.
Après gélification, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 35 C et HR de % pendant 4 jours. Puis, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 100 C à une vitesse de 10 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 10 heures pour
éliminer l'humidité résiduelle.
Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 600 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel séché a été traité thermiquement à 600 C pendant 5 heures. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de 100 C/heure, et maintenu à cette température pendant 5 heures. Ici, le procédé de traitement thermique a été effectué dans une atmosphère de chlore gazeux pour
éliminer les groupes hydroxy résiduels.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1400 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 10>
12,0 % en poids de méthacrylamide et 5,0 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans 83,0 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer
une solution mère.
2000 ml de la solution mère, 2000 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 222 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un sol. Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 15 heures. 24 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau) ont été ajoutés au sol vieilli, et les bulles d'air ont été éliminées du mélange réactionnel. Puis, 6 ml de TEMED, à titre de catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le mélange réactionnel. Puis, le mélange obtenu a été versé dans
un moule pour être gélifié selon une forme souhaitée.
Après gélification, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 25 C et HR de 75 % pendant 5 jours. Puis, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 120 C à une vitesse de 10 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 10 heures pour
éliminer l'humidité résiduelle.
Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 550 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel séché a été traité thermiquement à 550 C pendant 5 heures. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de C/heure, et maintenu à cette température pendant 5 heures. Ici, le procédé de traitement thermique a été effectué dans une atmosphère de chlore gazeux pour
éliminer les groupes hydroxy résiduels.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1400 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
<Exemple 11> 4,8 % en poids de méthacrylamide et 0,2 % en poids de N,N'méthylènebisacrylamide ont été dissous dans ,0 % en poids d'eau déminéralisée pour préparer une
solution mère.
1000 ml de la solution mère, 1100 g de fumée de silice (Aerosil OX-50, Degussa Co.) et 116 ml d'une solution aqueuse de TMAH (solution de 25 % en poids dans de l'eau) ont été mélangés et dispersés à l'aide d'un mélangeur à fort cisaillement pour préparer un
sol.
Puis, les bulles d'air ont été éliminées du sol au moyen d'une pompe à vide, et on a laissé le sol vieillir pendant 15 heures. 14 ml d'une solution aqueuse de persulfate d'ammonium (solution de 5,0 % en poids dans de l'eau) ont été ajoutés au sol vieilli, et les bulles d'air ont été éliminées du mélange réactionnel. Puis, 3 ml de TEMED, à titre de catalyseur, ont été ajoutés et mélangés avec le mélange réactionnel. Puis, le mélange obtenu a été versé dans
un moule pour être gélifié selon une forme souhaitée.
Après 60 minutes, le gel humide obtenu a été démoulé, et séché dans un incubateur à 25 C et HR de % pendant 6 jours. Puis, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 120 C à une vitesse de 20 C à l'heure et maintenu à cette température pendant 5 heures pour
éliminer l'humidité résiduelle.
Puis, après chauffage du gel séché jusqu'à 550 C à une vitesse de 50 C/heure, le gel séché a été traité thermiquement à 550 C pendant 5 heures. Puis, le gel a été chauffé jusqu'à 1000 C à une vitesse de C/heure, et maintenu à cette température pendant 5 heures. Ici, le procédé de traitement thermique a été effectué dans une atmosphère de chlore gazeux pour
éliminer les groupes hydroxy résiduels.
Pour finir, le gel résultant a été chauffé jusqu'à 1450 C à une vitesse de 100 C/heure dans une atmosphère d'hélium gazeux, et le gel a été fritté à cette température pendant 4 heures, pour former ainsi un tube
en verre de silice.
La résistance des gels préparés selon les exemples 1 à 11 a été évaluée. D'après les résultats, la résistance du gel s'est avérée être augmentée,
facilitant ainsi la manipulation du gel.
En plus, on a observé si des craquelures et un retrait des tubes en verre de silice fabriqués selon les exemples 1 à 11 étaient générés.
En résultat, dans les tubes en verre de silice fabriqués selon les exemples 1 à 11, la formation de craquelures après séchage, et le retrait ont tous deux diminué. Dans le procédé de fabrication de verre de silice selon la présente invention, un tube en verre de silice d'une grande pureté, dans lequel la formation de craquelures après séchage se produit à peine et le retrait est significativement bas, peut être obtenu. En plus, un tube en verre de silice de grande dimension
peut être fabriqué par ce procédé de fabrication.
Le verre de silice obtenu par le procédé de fabrication selon la présente invention peut être appliqué à un verre de silice destiné à des dispositifs semi-conducteurs, une lentille optique et ainsi de
suite, ainsi qu'à une préforme de fibre optique.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans
pour autant sortir de la portée de l'invention.
Claims (9)
1. Procédé de fabrication d'un verre de silice comprenant les étapes suivantes: (a) addition de silice et d'un dispersant à une solution mère obtenue en dissolvant un monomère pour résine acrylique et un agent de réticulation dans de l'eau distillée; et dispersion du mélange en solution, et ajustage du pH du mélange, pour former un sol; (b) élimination des bulles d'air contenues dans le sol, puis vieillissement du sol résultant; (c) addition d'un initiateur de polymérisation et d'un catalyseur au sol ayant subi le traitement de vieillissement, et ajustage du pH du mélange réactionnel; (d) coulage du mélange réactionnel dans un moule, puis gélification du mélange; (e) vieillissement du gel obtenu; (f) démoulage du gel ayant subi le traitement de vieillissement, puis séchage du gel démoulé; (g) traitement thermique du gel séché pour éliminer les substances organiques contenues dans le gel; et (h) mise en oeuvre d'une réaction d'élimination des groupes hydroxy et d'une réaction de frittage sur le
gel duquel les substances organiques ont été éliminées.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, dans l'étape (c), un gélifiant est ajouté, en outre, en plus de l'initiateur de polymérisation et du catalyseur.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le gélifiant est au moins un composé choisi dans le groupe composé du formiate de méthyle, du lactate de méthyle
et du lactate d'éthyle.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la teneur du monomère pour résine acrylique est de 2 à % en poids, sur la base du poids de la solution mere.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la teneur de l'agent de réticulation est de 0,05 à 1,0 %
en poids, sur la base du poids de la solution mère.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le monomère pour résine acrylique est au moins un composé choisi dans le groupe composé de l'acrylamide ou du
méthacrylamide, et l'agent de réticulation est le N,N'-
méthylènebisacrylamide.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rapport de mélange de la silice et de la solution mère
est de 4:6 à 6:4, en poids.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le
catalyseur est la N,N,N',N'-tétraméthylènediamine.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'initiateur de polymérisation est le persulfate
d'ammonium.
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| ST | Notification of lapse |
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