JPH02141432A - Production of glass - Google Patents
Production of glassInfo
- Publication number
- JPH02141432A JPH02141432A JP29506088A JP29506088A JPH02141432A JP H02141432 A JPH02141432 A JP H02141432A JP 29506088 A JP29506088 A JP 29506088A JP 29506088 A JP29506088 A JP 29506088A JP H02141432 A JPH02141432 A JP H02141432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sol
- gel
- glass
- ethylene glycol
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- -1 alkyl silicate Chemical compound 0.000 claims abstract description 8
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 239000013522 chelant Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 2
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はバルク状のガラスをゾル−ゲル法で作成する方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing bulk glass by a sol-gel method.
ゾル−ゲル法によるガラスの製造方法については、何種
類もの方法が報告されているが、その中でも大きなバル
ク体を得ること、量産性が有ること、コストが安いこと
を考慮すると、セイコーエプソンの土岐らの方法が最も
優れている。土岐らの方法については特開昭60−13
1833号に詳しく述べられている。すなわち、エチル
シリケートの酸性加水分解ゾルにシリカ粒子を加え、分
散した後ゾルのpH値をアンモニア水により4〜6に調
整し、ゲル化後乾燥によりドライゲルとし、焼結するこ
とでシリカガラスとする方法である。Many methods have been reported for producing glass using the sol-gel method, but among them, Seiko Epson's Toki Their method is the best. Regarding the method of Toki et al.
No. 1833 describes this in detail. That is, silica particles are added to an acidic hydrolysis sol of ethyl silicate, and after being dispersed, the pH value of the sol is adjusted to 4 to 6 with aqueous ammonia, and after gelation, drying is performed to form a dry gel, and sintering is performed to obtain silica glass. It's a method.
しかし、前述の従来技術では次のような問題点を有する
。従来技術では厚みの薄い板状ガラスならば50cm角
程度0大面積の大型石英ガラス板は得られるが、厚みが
厚くなると面積の小さなブロック体しか得られない。具
体的には、厚みが1cmより薄い場合は、50cm角以
上の石英ガラス板は可能であるが、厚みが3cmを越え
ると、10cm角程度0面積の石英ガラスしか得られな
い。これは、厚みが厚くなることによるゲル体の自重に
よる応力が大きくなることと、ゲル体の内部と周辺部で
密度が変わりゲルの均質性が低下することによる。これ
らの原因により、乾燥及び焼結中でクラックが入ること
になる。However, the above-mentioned conventional technology has the following problems. With the conventional technology, if the plate glass is thin, a large quartz glass plate with a large area of about 50 cm square can be obtained, but when the thickness is increased, only a block with a small area can be obtained. Specifically, if the thickness is thinner than 1 cm, it is possible to obtain a quartz glass plate of 50 cm square or more, but if the thickness exceeds 3 cm, only a silica glass plate with a zero area of about 10 cm square can be obtained. This is because the stress due to the gel body's own weight increases as the thickness increases, and the density changes between the inside and the surrounding area of the gel body, reducing the homogeneity of the gel. These causes cause cracks to appear during drying and sintering.
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、厚みが厚くても大面積なガラス
体を得る方法を提供するところにある。The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide a method for obtaining a large-area glass body even if it is thick.
本発明のガラスの製造方法は少なくともアルキルシリケ
ート及びシリカ微粉末を原料とするゾル−ゲル法による
ガラスの製造方法において、ゾル溶液にエチレングリコ
ールをアルキルシリケートに対して0.1〜5倍モル添
加したことを特徴とする。The method for producing glass of the present invention is a method for producing glass by a sol-gel method using at least alkyl silicate and fine silica powder as raw materials, in which ethylene glycol is added to the sol solution by 0.1 to 5 times the mole of alkyl silicate. It is characterized by
エチレングリコールをゾルに添加することが、厚みの厚
いガラスブロック体の製造に有効である理由及び、エチ
レングリコールの作用を述べる。The reason why adding ethylene glycol to the sol is effective in producing thick glass blocks and the effects of ethylene glycol will be described.
エチレングリコールはC2H4(OH)2であり、OH
基を2つ持つ二管能性化合物である。2つのOH基がゾ
ル中のエチルシリケートの加水分解による重合体に配位
し、SiH子にOH基が2つ配位し、環状化合物を形成
すると考えられる。この配位されたキレートは安定で、
キレートをつくらない状態よりも反応性が低いと考えら
れる。従って、ゲル中でキレートが存在しない場合は、
重縮合反応が高度に起こり、歪を形成するが、ゲル中に
キレートが存在する場合は、反応がゆるやかに進み、誘
起される歪が小さいと考えられる。従ってエチレングリ
コールの添加は、キレートを形成し、反応をゆるやかに
して、ゲル中の歪を小さくする効果が有る。ゲル中の歪
が小さければ、割れの原因である応力が小さくなり、ひ
いては、ゲル体の割れが起こりづらいものであることが
当然に予想される。こういった現象から、本発明に至っ
たものである。Ethylene glycol is C2H4(OH)2, OH
It is a bifunctional compound with two groups. It is thought that two OH groups are coordinated to a polymer produced by hydrolysis of ethyl silicate in the sol, and two OH groups are coordinated to SiH molecules to form a cyclic compound. This coordinated chelate is stable;
It is thought that the reactivity is lower than in the state where no chelate is formed. Therefore, if no chelate is present in the gel,
The polycondensation reaction occurs to a high degree and causes distortion, but when chelate is present in the gel, the reaction proceeds slowly and the induced distortion is thought to be small. Therefore, the addition of ethylene glycol has the effect of forming a chelate, slowing down the reaction, and reducing distortion in the gel. If the strain in the gel is small, the stress that causes cracking will be small, and it is naturally expected that the gel body will be less likely to crack. These phenomena led to the present invention.
以下に実施例を示し、本発明を更に詳しく説明する。 The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.
(実施例1)
エチルシリケート1モル、アンモニア0.07モル、水
4.5モル、ニチノール6モルの組成になるように混合
し、室温で静置した。次の日に、この溶液を漕縮し、シ
リカ温度を35wt%にした。これで、平均粒径0.3
μmのシリカ粒子を含むコロイダルシリカを作成した。(Example 1) 1 mole of ethyl silicate, 0.07 mole of ammonia, 4.5 moles of water, and 6 moles of nitinol were mixed and allowed to stand at room temperature. The next day, the solution was condensed to bring the silica temperature to 35 wt%. Now the average particle size is 0.3
Colloidal silica containing μm silica particles was created.
一方、エチルシリケート0.5モルに塩酸0゜0008
モル、水2.3モルを混合し、激しく攪拌して加水分解
した。On the other hand, 0.5 mol of ethyl silicate and 0°0008 of hydrochloric acid
mol and 2.3 mol of water were mixed and stirred vigorously for hydrolysis.
上記のコロイダルシリカに2規定塩酸を加え、pH値を
2にし、上記の加水分解ゾルに添加した。2N hydrochloric acid was added to the above colloidal silica to adjust the pH value to 2, and the mixture was added to the above hydrolyzed sol.
このゾルにエチレングリコールを0.15モル添加した
。よく攪拌し均一にした後、0.2規定のアンモニア水
を添加することで、ゾルのpH値を4.5に調整した。0.15 mol of ethylene glycol was added to this sol. After stirring thoroughly to make the mixture uniform, the pH value of the sol was adjusted to 4.5 by adding 0.2N aqueous ammonia.
次にこのようにして作成したゾルを400mm’xlO
Omm’の内寸のポリプロピレン容器に高さが60mm
になるまで加えた。Next, the sol created in this way is 400mm'xlO
A polypropylene container with an inner dimension of 0mm' and a height of 60mm.
I added it until it was.
1時間後にゲル化し、400mmφX60mmtのウェ
ットゲルが得られた。ウェットゲルを30″Cで5日間
密閉中でエージングした後、フタに適当な穴を有するポ
リプロピレン容器に移し70″Cで10日間で乾燥した
。これで290mmφ×43.5mm’のドライゲルが
得られた。 ドライゲルを1000’Cまで大気中で、
次に1400°Cまで真空中で熱処理後、焼結し石英ガ
ラスとした。After 1 hour, the gel was formed, and a wet gel measuring 400 mmφ×60 mmt was obtained. The wet gel was aged at 30"C for 5 days in a closed container, then transferred to a polypropylene container with suitable holes in the lid and dried at 70"C for 10 days. A dry gel measuring 290 mmφ×43.5 mm' was thus obtained. Dry gel in air up to 1000'C,
Next, it was heat treated in vacuum to 1400°C and then sintered to form quartz glass.
石英ガラスブロックは200mm1’x30mm’であ
った。このような大型の石英ガラスブロックは、通常の
方法では得られないものであり、エチレングリコールの
効果が大きし1ことが分かる。The quartz glass block was 200 mm 1' x 30 mm'. Such a large quartz glass block cannot be obtained by normal methods, and it can be seen that ethylene glycol has a great effect.
(実施例2)
実施例1と同様の操作でゾルを作成したが、エチレング
リコールの量を1モルにした。このゾルを500mmφ
X 100mm’の内寸の容器に加え、ゲル化後、乾燥
し、焼結することで、石英ガラスブロックを作成した。(Example 2) A sol was prepared in the same manner as in Example 1, but the amount of ethylene glycol was changed to 1 mole. This sol is 500mmφ
A quartz glass block was prepared by adding the mixture to a container with an inner dimension of 100 mm', gelling it, drying it, and sintering it.
大きさは225mmφ×27mm’であった。The size was 225 mmφ x 27 mm'.
(実施例3)
実施例1のコロイダルシリカを以下のようにして作成し
た。つまり、Aerosil 0X−50(Degu
ssa社)というヒユームドシリカ60gを水に分散し
、シリカ濃度35wt%のコロイダルシリカとした。実
施例1と以後は同じ処理をした。つまり、エチルシリケ
ート0.5モルを塩酸で加水分解したゾルに上記のコロ
イダルシリカを添加し、分散後、エチレングリコール7
モルを添加し、続いて0.2Nアンモニア水の添加で、
pH値を5.0に調整した。このゾルを、内封600m
、m’X150mm’の内寸の容器に高さが90mmに
なるように添加し、ゲル化した。乾燥しドライゲルとし
た後焼結することで、石英ブロックとした。大きさは、
210mmφX30mm1であった。このような大型の
石英ガラスブロックは従来のゾル−ゲル法では得られな
いものであり、エチレングリコールの効果の大きさが明
らかであられるようになるという効果を有する。また、
このようにして得られる大型の石英ガラスプロ・ツク体
は、紫外光用光学材料や、エキシマ−レーザー材料とし
て利用されたり、石英ガラス板の低コスト化に大きく貢
献することになると考えられる。(Example 3) Colloidal silica of Example 1 was created as follows. That is, Aerosil 0X-50 (Deggu
60 g of fumed silica (SSA) was dispersed in water to obtain colloidal silica with a silica concentration of 35 wt%. The same treatment as in Example 1 was carried out thereafter. That is, the above colloidal silica was added to a sol prepared by hydrolyzing 0.5 mole of ethyl silicate with hydrochloric acid, and after dispersion, ethylene glycol 7
mol followed by the addition of 0.2N aqueous ammonia,
The pH value was adjusted to 5.0. This sol is sealed for 600m
, was added to a container with internal dimensions of m' x 150 mm' so that the height was 90 mm, and gelatinized. It was dried to form a dry gel and then sintered to form a quartz block. The size is
It was 210 mmφ×30 mm1. Such a large quartz glass block cannot be obtained by the conventional sol-gel method, and has the effect that the magnitude of the effect of ethylene glycol becomes clear. Also,
It is believed that the large-sized quartz glass blocks obtained in this manner will be used as optical materials for ultraviolet light and excimer laser materials, and will greatly contribute to lowering the cost of quartz glass plates.
以 上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木 喜三部 他1名る。that's all Applicant: Seiko Epson Corporation Agent: Patent attorney Kisanbe Suzuki and one other person.
Claims (1)
とするゾル−ゲル法によるガラスの製造方法において、
ゾル溶液にエチレングリコールをアルキルシリケートに
対して0.1〜5倍モル添加したことを特徴とするガラ
スの製造方法。In a method for producing glass by a sol-gel method using at least alkyl silicate and silica fine powder as raw materials,
A method for producing glass, characterized in that ethylene glycol is added to a sol solution in a molar amount of 0.1 to 5 times the amount of alkyl silicate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29506088A JPH02141432A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Production of glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29506088A JPH02141432A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Production of glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02141432A true JPH02141432A (en) | 1990-05-30 |
Family
ID=17815796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29506088A Pending JPH02141432A (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Production of glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02141432A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0238321A (en) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Hitachi Chem Co Ltd | Production of silica glass |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP29506088A patent/JPH02141432A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0238321A (en) * | 1988-07-28 | 1990-02-07 | Hitachi Chem Co Ltd | Production of silica glass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3864140A (en) | Pigmentary compositions with reduced water absorption | |
JPH0558883B2 (en) | ||
JP3431197B2 (en) | Method for producing porous silica body by sol-gel method | |
JPH038729A (en) | Production of porous glass | |
JPH02141432A (en) | Production of glass | |
JP3115366B2 (en) | Method for producing silica-titania glass | |
JPS59116135A (en) | Manufacture of quartz glass | |
JPH02145442A (en) | Production of glass | |
JPH02141433A (en) | Production of glass | |
JP2504148B2 (en) | Method for producing silica glass | |
JPH0124734B2 (en) | ||
JP3582093B2 (en) | Method for producing silica glass | |
JP2621491B2 (en) | Method for producing silica glass | |
JPS60131834A (en) | Manufacture of quartz glass | |
JPS6090835A (en) | Manufacture of silica-titania glass | |
JP2566591B2 (en) | Ceramics manufacturing method | |
JPH0541565B2 (en) | ||
JPS61186227A (en) | Production of quartz glass | |
JPS63117917A (en) | Production of glass | |
JPS62246827A (en) | Production of glass | |
JPS643812B2 (en) | ||
JPH02217323A (en) | Production of quartz glass | |
JPS62292626A (en) | Production of glass | |
JPS632820A (en) | Production of glass | |
JPS62113737A (en) | Production of quartz glass |