JPH02225342A - Ultrafine particle-dispersed glass and production thereof - Google Patents

Ultrafine particle-dispersed glass and production thereof

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JPH02225342A
JPH02225342A JP23186089A JP23186089A JPH02225342A JP H02225342 A JPH02225342 A JP H02225342A JP 23186089 A JP23186089 A JP 23186089A JP 23186089 A JP23186089 A JP 23186089A JP H02225342 A JPH02225342 A JP H02225342A
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JP
Japan
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glass
metal
dispersed
gel
temperature
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Application number
JP23186089A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshinobu Miura
三浦 敏信
Hiroyuki Sakai
裕之 坂井
Yoshiyuki Asahara
浅原 慶之
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL 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
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL 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
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    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/32Nature of the non-vitreous component comprising a sol-gel process

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Abstract

PURPOSE:To obtain the title glass excellent in heat resistance, chemical durability, etc., dispersed with ultrafine particles of metal (metallic oxide) by heating a metallic compound-contg. silica gel to decompose the metallic compound into metal (metallic oxide) followed by baking. CONSTITUTION:An aqueous solution containing both a metallic compound (e.g. manganese nitrate) and an alkyl silicate (e.g. tetramethyl orthosilicate) and/or its hydrolyzate is hydrolyzed and put to dehydration condensation treatment to produce a metallic compound-contg. silica gel. This gel is then heated to decompose said metallic compound into metal and/or metallic oxide. Thence the resultant gel is sintered, thus obtaining the objective silica glass dispersed with ultrafine particles of metal (e.g. Mn) and/or metallic oxide (e.g. MnO) <=1mum in size, useful for infrared-transmissive filters, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超微粒子分散ガラス及びその製造方法に関す
る。本発明の超微粒子分散ガラスは、光学機器において
用いられる赤外線透過フィルターやカラーフィルター、
さらには非線形光学材料等に利用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an ultrafine particle dispersed glass and a method for manufacturing the same. The ultrafine particle dispersion glass of the present invention can be used for infrared transmission filters and color filters used in optical equipment,
Furthermore, it is used for nonlinear optical materials and the like.

[従来の技術] 従来超微粒子分散ガラスは高温での熔融工程を含む、下
記3工程を経て作製されてきた。即ち先ずマトリックス
となるガラス組成に見合った複数種の原料に、超微粒子
の原料となる金属又は金属化合物を加え、1300℃以
上の温度で均一に撹拌しながら熔融し、−度冷却して固
化したガラスを得る(熔融工程)。次にこのガラスを適
当な大きさに加工した後、1100℃程度に再度加熱し
、超微粒子を構成する元素を再びイオン化させ、これを
急冷することにより超微粒子の存在しないガラスとする
(色消し工程)。さらにこのガラスを500〜800℃
で一定時間加熱することによりガラス体内に超微粒子を
析出させる(発色熱処理工程)。
[Prior Art] Conventionally, ultrafine particle dispersed glass has been produced through the following three steps, including a melting step at a high temperature. That is, first, the metal or metal compound that will become the raw material for the ultrafine particles is added to multiple types of raw materials suitable for the glass composition that will become the matrix, melted with uniform stirring at a temperature of 1,300 degrees Celsius or higher, and solidified by cooling by - degrees. Obtain glass (melting process). Next, after processing this glass into an appropriate size, it is heated again to about 1100°C to ionize the elements that make up the ultrafine particles again, and then rapidly cooled to create a glass that does not contain ultrafine particles (colorless). process). Furthermore, this glass is heated to 500 to 800℃.
Ultrafine particles are precipitated within the glass body by heating for a certain period of time (coloring heat treatment process).

[発明が解決しようとする課題] 上記3工程を経て超微粒子分散ガラスが製造されている
が、この方法においてはマトリックスとなるガラスとし
て、多成分系ガラスを用いる必要がある。その理由は、
多成分系ガラスを用いると、熔融し易く、さらに結晶化
に対するガラスの安定性も得られるからである。即ちマ
トリックスを石英単成分ガラスとした場合には、熔融温
度が1600℃以上となり電気炉を構成する発熱体や耐
火物が劣化し易く、また特性上量産が困難になるうえ、
結晶化に対するガラスの安定性が悪く失透し易くなり、
さらに分散超微粒子を構成する物質の蒸発量が多くなり
所望のガラス特性が得にくく生産性が悪くなるからであ
る。このため他の成分、例えばアルカリ金属酸化物、ア
ルカリ土類金属酸化物、酸化鉛、酸化亜鉛などの修飾成
分を加えることで熔融温度を下げ、−結晶化に対する安
定性を改善している。
[Problems to be Solved by the Invention] Ultrafine particle dispersed glass is manufactured through the above three steps, but in this method, it is necessary to use a multicomponent glass as the matrix glass. The reason is,
This is because multi-component glass is easy to melt and also provides stability against crystallization. In other words, if the matrix is made of quartz single component glass, the melting temperature will exceed 1600°C, which will easily deteriorate the heating element and refractories that make up the electric furnace, and its characteristics will make mass production difficult.
The stability of the glass against crystallization is poor, making it easy to devitrify.
Furthermore, the amount of evaporation of the substance constituting the dispersed ultrafine particles increases, making it difficult to obtain desired glass properties and reducing productivity. For this reason, other components, such as modifying components such as alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, lead oxide, zinc oxide, etc., are added to lower the melting temperature and - improve the stability against crystallization.

しかし石英ガラスをガラスマトリックスとした場合に比
べ、多成分ガラスをマトリックスにした場合、多成分ガ
ラスは通常ガラス転移温度が約560℃以下と低いため
、耐熱性が低く、高温で使用できないという欠点があっ
た。また化学的耐久性や耐環境性が低下する等の欠点も
あった。また、分散超微粒子中に、亜鉛やアルカリ金属
等のガラスマトリックス成分が不純物として混入する可
能性があるため、光非線形性に悪影響を及ぼずことが予
想される。
However, compared to using quartz glass as a glass matrix, when using multi-component glass as a matrix, multi-component glass usually has a low glass transition temperature of about 560°C or less, so it has a disadvantage that it has low heat resistance and cannot be used at high temperatures. there were. It also had drawbacks such as reduced chemical durability and environmental resistance. Furthermore, since glass matrix components such as zinc and alkali metals may be mixed as impurities into the dispersed ultrafine particles, it is expected that they will not have a negative effect on optical nonlinearity.

従って、本発明の第1の目的は、従来の超微粒子分散ガ
ラスの欠点を解消し、耐熱性、化学的耐久性、耐環境性
等にすぐれているとともに超微粒子中に不純物の少ない
超微粒子分散ガラスを提供することにある。
Therefore, the first object of the present invention is to solve the drawbacks of conventional ultrafine particle dispersion glass, and to provide an ultrafine particle dispersion glass that has excellent heat resistance, chemical durability, environmental resistance, etc., and has less impurities in the ultrafine particles. Our goal is to provide glass.

また本発明の第2の目的は、耐熱性、化学的耐久性、耐
環境性等にすぐれているとともに超微粒子中に不純物の
少ない、上記超微粒子分散ガラスを生産性良く製造する
ことが可能な方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to make it possible to produce the above-mentioned ultrafine particle dispersed glass with high productivity, which has excellent heat resistance, chemical durability, environmental resistance, etc., and has few impurities in the ultrafine particles. The purpose is to provide a method.

[課題を解決するための手段] 本発明の第1の目的は、石英ガラスに粒径1μm以下の
金属及び/又は金属酸化物の超微粒子を分散させてなる
ことを特徴とする超微粒子分散ガラスによって達成され
た。
[Means for Solving the Problems] A first object of the present invention is to provide an ultrafine particle-dispersed glass characterized in that ultrafine particles of metal and/or metal oxide having a particle size of 1 μm or less are dispersed in quartz glass. achieved by.

また本発明の第2の目的は、 アルキルシリケート及び/又はその加水分解物と、金属
化合物とを含む水溶液を調製する第1工程と、 前記水溶液を加水分解及び脱水縮合処理することにより
金属化合物含有シリカゲルとする第2工程と、 前記ゲルを加熱して金属化合物を金属及び/又は金属酸
化物に分解し、次いで前記ゲルを焼結し、金属及び/又
は金属酸化物の超微粒子を分散させた石英ガラスを得る
第3工程と、 を含むことを特徴とする、超微粒子分散ガラスの製造方
法によって達成された。
A second object of the present invention is to provide a first step of preparing an aqueous solution containing an alkyl silicate and/or a hydrolyzate thereof and a metal compound; a second step of forming silica gel; heating the gel to decompose the metal compound into metal and/or metal oxide; then sintering the gel to disperse ultrafine particles of metal and/or metal oxide; This was achieved by a method for producing ultrafine particle dispersed glass, which is characterized by comprising: a third step of obtaining quartz glass;

本発明の好ましい態旧こよれば、前記超微粒子分散ガラ
スの製造方法の第1工程において調製される水溶液にシ
ランカップリング剤及び/又はジメチルホルムアミドを
含有させると、これらを含有させない場合に比べ、ガラ
スマトリックス中の超微粒子の分散性が著るしく向上す
る。
According to a preferred embodiment of the present invention, when a silane coupling agent and/or dimethylformamide is contained in the aqueous solution prepared in the first step of the method for producing ultrafine particle-dispersed glass, compared to a case where these are not contained, The dispersibility of ultrafine particles in the glass matrix is significantly improved.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明の超微粒子分散ガラスは、石英ガラスがマトリッ
クスとなっているため、耐熱性、化学的耐久性、耐環境
性等に優れている。
Since the ultrafine particle dispersed glass of the present invention has quartz glass as a matrix, it has excellent heat resistance, chemical durability, environmental resistance, etc.

またこの石英ガラスマトリックス中に分散されている金
属及び/又は金属酸化物の超微粒子は、マトリックスが
石英単成分からなるため、多成分系ガラスからなるもの
に比べ不純物の混入が少ない。金属及び/又は金属酸化
物の超微粒子の粒径は1μm以下に限定される。1μm
以下に限定した理由は、1μmを超えると、光の散乱が
起こり、透過率が低下するからである。
Furthermore, since the matrix consists of a single component of quartz, the ultrafine particles of metal and/or metal oxide dispersed in the quartz glass matrix contain fewer impurities than those made of multi-component glass. The particle size of the ultrafine particles of metal and/or metal oxide is limited to 1 μm or less. 1μm
The reason why the thickness is limited to the following is that when it exceeds 1 μm, light scattering occurs and the transmittance decreases.

本発明の超微粒子分散ガラスは、赤外線透過フイルター
やカラーフィルター、さらには非線形光学材料等に利用
され、上記のように耐熱性、化学的耐久性、耐環境性等
に優れているため、高温及び/又は多湿状態においても
使用可能であるという特長を有する。また不純物の混入
の少ない金属及び/又は金庫酸化物の超微粒子が石英ガ
ラスマトリックスに分散されていることから、優れた光
学材料となる。
The ultrafine particle-dispersed glass of the present invention is used for infrared transmission filters, color filters, and nonlinear optical materials, etc., and has excellent heat resistance, chemical durability, environmental resistance, etc. as described above. /Or it has the advantage of being usable even in humid conditions. Furthermore, since ultrafine particles of metal and/or safe oxide with little impurity are dispersed in the silica glass matrix, it becomes an excellent optical material.

上述の如く、石英ガラスをマトリックスとした超微粒子
分散ガラスは、従来の熔融法では製造困難であったが、
上記第1、第2及び第3工程を含む本発明の方法により
製造可能となった。以下、これら3工程を順次説明する
As mentioned above, ultrafine particle-dispersed glass with a quartz glass matrix is difficult to manufacture using conventional melting methods.
It has become possible to manufacture it by the method of the present invention including the first, second, and third steps described above. Below, these three steps will be explained in order.

先ず第1工程において、石英ガラスの原料となるアルキ
ルシリケート及び/又はその加水分解物と、超微粒子の
原料となる金属化合物とを水に加えて均一な水溶液とす
る。
First, in the first step, an alkyl silicate and/or its hydrolyzate, which is a raw material for silica glass, and a metal compound, which is a raw material for ultrafine particles, are added to water to form a uniform aqueous solution.

アルキルシリケートとしては、式 %式%) (式中、Rはメチル、エチル、プロピル、ブチル基等の
炭素数1〜4個のアルキル基である)で示されるものが
用いら−れる。
As the alkyl silicate, those represented by the formula % (in the formula, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, butyl group) are used.

またアルキルシリケートの代りに又はアルキルシリケー
トと共にアルキルシリケートの部分加水分解物、すなわ
ち Si (OR)3  (OH) S i (OR) 2 (OH)t S t (OR)(OH)3 や完全加水分解物、すなわち 5i(OH)a を用いても良い。これらのアルキルシリケート及び/又
はその加水分解物は、高純度のものを用いるのが好まし
い。
Also, instead of or together with alkyl silicate, partial hydrolyzate of alkyl silicate, i.e. Si (OR)3 (OH) Si (OR) 2 (OH)t S t (OR) (OH)3 or complete hydrolyzate 5i(OH)a may also be used. It is preferable to use highly purified alkyl silicates and/or hydrolysates thereof.

金属化合物としては、例えばマンガン、銅、金、白金な
どの金属の硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物や、HAu
Cl4などのクロロ金属酸塩(一般式HxMyC1z:
Mは金属r  X*  y、zは整数)等の、水やアル
コール等の溶媒に可溶で、かつ後記第3工程におけるゲ
ルの焼結(無孔化)温度以下の温度で分解が終了し金属
及び/又は金属酸化物となるものであれば、いずれも使
用できる。上で例示した金属化合物以外に、金属の酸溶
液も本発明で用いられる金属化合物に包含される。これ
らの金属化合物も高純度のものを用いるのが好ましい。
Examples of metal compounds include nitrates, sulfates, acetates, and chlorides of metals such as manganese, copper, gold, and platinum, and HAu.
Chlorometallates such as Cl4 (general formula HxMyC1z:
M is a metal (r, Any metal and/or metal oxide can be used. In addition to the metal compounds exemplified above, acid solutions of metals are also included in the metal compounds used in the present invention. It is also preferable to use highly purified metal compounds.

なお、水とともにメタノール、エタノール等のアルコー
ル溶媒を使用することにより、アルキルシリケートや金
属化合物の溶解性を高めることもできる。
Note that the solubility of the alkyl silicate or metal compound can be increased by using an alcohol solvent such as methanol or ethanol together with water.

水又は水−アルコール溶媒等に加えられたアルキルシリ
ケート及び/又はその加水分解物と金属化合物とは、と
(に金属化合物が偏在しないように均一に混合される。
The alkyl silicate and/or its hydrolyzate added to water or a water-alcoholic solvent, etc., and the metal compound are uniformly mixed so that the metal compound is not unevenly distributed in (.

この第1工程においては、アルキルシリケ−1・及び/
又はその加水分解物と金属化合物とともにシランカップ
リング剤及び/又はジメチルホルムアミドを用いること
もでき、これらの物質の少なくとも一方を用いることに
より、最終的に得られる超微粒子ガラスにおいてガラス
マトリックス中に分散された超微粒子の濃度分布を、こ
れらの物質を用いない場合よりも均一にすることができ
る。
In this first step, alkyl silica-1 and/or
Alternatively, a silane coupling agent and/or dimethylformamide can be used together with the hydrolyzate and the metal compound, and by using at least one of these substances, the ultrafine particle glass finally obtained can be dispersed in the glass matrix. The concentration distribution of the ultrafine particles can be made more uniform than when these substances are not used.

シランカップリング剤としては水又は水−アルコール溶
媒等に可溶であり、金属化合物又はこれから生成する金
属及び/又は金属酸化物とマトリックスとを一時的に繋
ぎ止めておく効果があり、且つ、後記第3工程における
ゲルの焼結(無孔化)温度以下の温度で分解が終了して
炭素や窒素が残らないガラスを得ることができるもので
あればいずれも使用できるが、好ましいものとしてアミ
ン系シランカップリング剤、アルキルシランカップリン
グ剤、チタン系シランカップリング剤等が挙げられる。
The silane coupling agent is soluble in water or a water-alcohol solvent, and has the effect of temporarily binding the metal compound or the metal and/or metal oxide generated from the matrix to the matrix, and Any glass can be used as long as it can complete the decomposition at a temperature below the sintering (making it non-porous) temperature of the gel in the third step and produce a glass with no remaining carbon or nitrogen, but amine-based Examples include silane coupling agents, alkylsilane coupling agents, titanium-based silane coupling agents, and the like.

ジメチルホルムアミドは、シランカップリング剤と同様
にガラスマトリックス中に分散された超微粒子の濃度分
布の均一性の向上に寄与するが、さらに後記第2工程で
のゲルの製造時における乾燥による亀裂の発生や割れを
防止するという作用も有する。
Dimethylformamide, like the silane coupling agent, contributes to improving the uniformity of the concentration distribution of ultrafine particles dispersed in the glass matrix, but it also contributes to the occurrence of cracks due to drying during gel production in the second step described below. It also has the effect of preventing cracking and cracking.

シランカップリング剤及び/又はジメチルホルムアミド
の好ましい添加量は金属化合物11モルに対して0.5
〜4モルである。その量が0.5モル以下であると超微
粒子の濃度分布の均一性を向上させる効果が少なく、逆
に4モルを超えるとゲル化する時間が短かくなりすぎて
好ましくないからである。
The preferred amount of the silane coupling agent and/or dimethylformamide added is 0.5 per 11 moles of the metal compound.
~4 moles. If the amount is less than 0.5 mol, the effect of improving the uniformity of the concentration distribution of the ultrafine particles will be small, and if it exceeds 4 mol, the gelation time will be too short, which is not preferable.

次に第2工程において、第1工程で得られた均一溶液を
加水分解および脱水縮合処理することによりゲル化し、
金属化合物含有シリカゲルを得る。
Next, in the second step, the homogeneous solution obtained in the first step is gelated by hydrolysis and dehydration condensation treatment,
A metal compound-containing silica gel is obtained.

なお、石英ガラスマトリックス用原料としてアルキルシ
リケートの完全加水分解物のみを用いた場合には、上記
加水分解は行なわれず、脱水縮合のみが行なわれる。こ
のとき金属化合物はアルキルシリケート及び/又はその
加水分解物の加水分解及び脱水縮合で得られるゲルの微
細な細孔内に存在する。第1工程においてシランカップ
リング剤及び/又はジメチルホルムアミドを用いた場合
には、アルキルシリケート及び/又はその加水分解物と
金属化合物は、シランカップリング剤及び/又はジメチ
ルホルムアミドの存在によって水素結合などの弱い結合
により、より均一に分散しさらに固定化される。
Note that when only a complete hydrolyzate of alkyl silicate is used as the raw material for the quartz glass matrix, the above-mentioned hydrolysis is not performed, and only dehydration condensation is performed. At this time, the metal compound exists in the fine pores of the gel obtained by hydrolysis and dehydration condensation of the alkyl silicate and/or its hydrolyzate. When a silane coupling agent and/or dimethylformamide is used in the first step, the alkyl silicate and/or its hydrolyzate and the metal compound can form hydrogen bonds etc. due to the presence of the silane coupling agent and/or dimethylformamide. Weaker binding results in more uniform dispersion and further immobilization.

次に第3工程において、第2工程で得られたゲルを加熱
して金属化合物を金属及び/又は金属酸化物に分解し、
次いで前記ゲルを焼結し、金属及び/又は金属酸化物の
超微粒子を均一に分散させた石英ガラスを得る。この第
3工程において、先ずゲルを加熱して、金属化合物を目
的の金属及び/又は金属酸化物に変化させるだめの分解
を完全に行なう必要がある。その理由は金属化合物の金
属及び/又は金属酸化物への分解が不充分であると、後
続の焼結段階でガスが発生し、閉気孔や発泡の原因とな
るからである。このような観点から金属化合物の金属及
び/又は金属酸化物への分解段階での温度は、200〜
600℃、時間は3〜30時間とするのが好ましい。
Next, in the third step, the gel obtained in the second step is heated to decompose the metal compound into metal and/or metal oxide,
Next, the gel is sintered to obtain quartz glass in which ultrafine particles of metal and/or metal oxide are uniformly dispersed. In this third step, it is first necessary to heat the gel to completely decompose the metal compound into the desired metal and/or metal oxide. The reason is that if the decomposition of the metal compound into metal and/or metal oxide is insufficient, gas will be generated in the subsequent sintering step, causing closed pores and foaming. From this point of view, the temperature at the stage of decomposing metal compounds into metals and/or metal oxides is between 200 and 200℃.
Preferably, the temperature is 600°C and the time is 3 to 30 hours.

また焼結段階において、ゲルの無孔化のための加熱温度
が不足したり、時間が不足した場合にはガラス内に細孔
が残留し、光の散乱の原因となるので好ましくない。ま
た逆に温度を上げすぎた場合には石英と金属及び/又は
金属酸化物とが反応し結晶が析出したり、金属及び/又
は金属酸化物の巨大化、失透を起こすことがある。即ち
ゲルが無孔化し、金属及び/又は金属酸化物の超微粒子
が石英ガラスマトリックス中に均一に分散する条件を選
択する必要がある。このような観点から焼結段階の温度
は、800〜1200℃、時間は1〜10時間とするの
が好ましい。
Further, in the sintering step, if the heating temperature or time for making the gel non-porous is insufficient, pores remain in the glass, which is undesirable because it causes light scattering. On the other hand, if the temperature is raised too much, quartz reacts with the metal and/or metal oxide, and crystals may precipitate, or the metal and/or metal oxide may become gigantic or devitrified. That is, it is necessary to select conditions under which the gel becomes non-porous and the ultrafine particles of metal and/or metal oxide are uniformly dispersed in the quartz glass matrix. From this point of view, it is preferable that the temperature of the sintering step is 800 to 1200°C and the time is 1 to 10 hours.

また出発溶液のpHを調整することにより、得られるゲ
ルの細孔径を変化させ無孔化温度を変化させることも可
能である。
Furthermore, by adjusting the pH of the starting solution, it is also possible to change the pore size of the resulting gel and change the pore-free temperature.

従来の熔融法により石英ガラスを得るためには、160
0℃以上の熔融温度が必要であり、装置上の問題や量産
が困難であるという問題があったが、本発明の方法によ
れば、上述の如(それよりも低温、獣ば1200℃以下
の温度で石英ガラスを得ることが可能であり、装置上の
問題や量産が困難であるという問題が解消され、耐熱性
、化学的耐久性、耐環境性、光学特性等に優れた超微粒
子分散ガラスを生産性良く得ることができる。
In order to obtain quartz glass by the conventional melting method, 160
However, according to the method of the present invention, a melting temperature of 0°C or higher is required, which makes it difficult to mass-produce. It is possible to obtain quartz glass at a temperature of Glass can be obtained with high productivity.

また本発明の方法により得られた超微粒子分散ガラスは
、シランカップリング剤及び/又はジメチルホルムアミ
ドを用いることにより、濃度分布の均一性が向上する。
Furthermore, the uniformity of the concentration distribution of the ultrafine particle-dispersed glass obtained by the method of the present invention is improved by using a silane coupling agent and/or dimethylformamide.

[実施例] 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

実施例1 出発原料には市販のテトラメチルオルソシリケート(7
MO8)、テトラエチルオルソシリケー) (TE01
)、エタノール、硝酸マンガン(以上全て特級試薬)及
び蒸留水を用いた。
Example 1 Commercially available tetramethyl orthosilicate (7
MO8), tetraethylorthosilicate) (TE01
), ethanol, manganese nitrate (all of the above are special grade reagents), and distilled water.

第1工程として、先ず15℃の水浴中のポリプロピレン
製200m1容器に7MO815,2g、TE01 2
0.8g、エタノール46.0gを入れた。これに撹拌
しながら硝酸マンガン1゜6gを蒸留水14.4gとと
もに滴下して加え、さらに10分間撹拌を続けて均一な
混合液を得た。
As the first step, first, 815.2 g of 7MO and 2 g of TE01 were placed in a 200 ml polypropylene container in a water bath at 15°C.
0.8 g and 46.0 g of ethanol were added. While stirring, 1.6 g of manganese nitrate was added dropwise together with 14.4 g of distilled water, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a homogeneous mixed solution.

次に第2工程として、この混合液を縦8cm、横5cm
、高さ2cmの蓋付きのポリプロピレン製容器に30m
1づつ分取し密閉し、これを70℃に保ち加水分解反応
を起させると同時に脱水縮合を起させゲル化させた。1
日後、容器の蓋に直径1mmの穴を4ケあけ70°Cの
状態を保つことで前記ゲルを乾燥させ、乾燥ゲルを得た
。この乾燥ゲル中には硝酸マンガンが均一に分散してい
る。
Next, as the second step, spread this mixture into 8 cm long and 5 cm wide
, 30 m in a 2 cm high polypropylene container with a lid.
One portion at a time was taken out, sealed, and kept at 70° C. to cause a hydrolysis reaction and, at the same time, to cause dehydration condensation to form a gel. 1
After a day, the gel was dried by making four holes with a diameter of 1 mm in the lid of the container and maintaining the temperature at 70°C to obtain a dry gel. Manganese nitrate is uniformly dispersed in this dry gel.

次に第3工程として、容器から取り出した前記乾燥ゲル
を酸素雰囲気の加熱炉内に入れ、100cc/m1nの
酸素を流しながら室温から2時間かけて150℃まで昇
温した。150℃で残留アルコールを除去するため5時
間保持し、続いて25°C/hrの昇温速度で450℃
まで温度を上昇させ、この温度で10時間保持し、残留
有機物の燃焼除去及び硝酸マンガンのマンガン酸化物へ
の分解ヲ起させた。次に再び25℃/hrの昇温速度で
加熱し、700℃となった時点で炉内の雰囲気をヘリウ
ムガスに置換し、以降ヘリウムガスを100cc/m1
0流しながら加熱し、さらに昇温を続け950°Cで4
時間保持した。上記温度プログラムによりゲルは焼結し
、無孔化することにより石英ガラス体が生成するととも
に、該石英ガラス体中にマンガン酸化物超微粒子が析出
した。
Next, as a third step, the dried gel taken out from the container was placed in a heating furnace in an oxygen atmosphere, and the temperature was raised from room temperature to 150° C. over 2 hours while flowing oxygen at 100 cc/ml. Hold at 150°C for 5 hours to remove residual alcohol, followed by 450°C at a heating rate of 25°C/hr.
The temperature was raised to 100% and maintained at this temperature for 10 hours to cause combustion removal of residual organic matter and decomposition of manganese nitrate to manganese oxide. Next, the temperature was heated again at a temperature increase rate of 25°C/hr, and when the temperature reached 700°C, the atmosphere in the furnace was replaced with helium gas.
Heat with zero flow, and continue to raise the temperature to 950°C for 4 hours.
Holds time. The above temperature program sintered the gel and made it non-porous, thereby producing a quartz glass body, and ultrafine manganese oxide particles were precipitated in the quartz glass body.

得られた超微粒子分散ガラス体を研磨した後、SEM(
走査型電子顕Y鏡)により観察した結果、0.5μm以
下の大きさの粒子が分散していることが判明した。
After polishing the obtained ultrafine particle dispersed glass body, SEM (
As a result of observation using a scanning electron microscope (Y mirror), it was found that particles with a size of 0.5 μm or less were dispersed.

このガラス体を粉砕し粉末状とした試料のX線回折図(
Cuのにα線を使用)を第1図に示す。
X-ray diffraction diagram of a sample obtained by crushing this glass body into powder (
(using alpha rays for Cu) is shown in Figure 1.

これによりd値として3.84人、2.72人。As a result, the d value was 3.84 people and 2.72 people.

2.35人、1.66人、1.42人が得られ、これを
JPCDSカードで確認することにより、Mn2O3の
結晶が析出していることが判明した。
2.35 people, 1.66 people, and 1.42 people were obtained, and by checking these with a JPCDS card, it was found that Mn2O3 crystals were precipitated.

得られたガラス体を厚さ150μmに研磨した試料につ
いて250nmから2000nmの範囲の波長の光に対
する透過率を測定した。この測定結果を第2図に示すと
、800nmで約50%を超える透過率を示し、赤外線
透過フィルターやカラーフィルターとして用いることが
できることが確認された。
The resulting glass body was polished to a thickness of 150 μm, and the transmittance of the sample to light having a wavelength in the range of 250 nm to 2000 nm was measured. The measurement results are shown in FIG. 2, and it was confirmed that the film exhibited a transmittance of more than about 50% at 800 nm and could be used as an infrared transmission filter or a color filter.

又、得られたガラスの熱特性及び粉末法による化学的耐
久性を測定した結果、ガラス転移点(Tg)が850℃
で、耐水性(Dw)が0.01%、耐酸性(Da)が0
.03%(Tg、Dw及びDaは日本光学硝子工業会規
格JOGIS−1975により測定)であり、耐熱性と
化学的耐久性、耐環境性に優れていることが明らかとな
った。
In addition, as a result of measuring the thermal properties and chemical durability of the obtained glass using a powder method, the glass transition point (Tg) was 850°C.
The water resistance (Dw) is 0.01% and the acid resistance (Da) is 0.
.. 03% (Tg, Dw, and Da were measured according to the Japan Optical Glass Industry Association standard JOGIS-1975), and it was revealed that the film had excellent heat resistance, chemical durability, and environmental resistance.

実施例2 実施例1で用いなかったアミン系シランカップリング剤
を用いた以外は実施例1と同様にしてマンガン酸化物超
微粒子分散ガラス体を得た。
Example 2 A glass body containing ultrafine manganese oxide particles was obtained in the same manner as in Example 1, except that an amine-based silane coupling agent that was not used in Example 1 was used.

すなわち、出発原料には市販のテトラメチルオルソシリ
ケ−1−(7MO8) 、テトラエチルオルソシリケー
ト(TE01) 、エタノール、硝酸マンガン、N−2
−アミノエチルアミノプロビルトリメトキシシラン(ア
ミン系シランカップリング剤)(以上全て特級試薬)及
び蒸留水を用いた。
That is, starting materials include commercially available tetramethylorthosilicate-1-(7MO8), tetraethylorthosilicate (TE01), ethanol, manganese nitrate, and N-2.
-Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (amine-based silane coupling agent) (all of the above are special grade reagents) and distilled water were used.

第1工程として、先ず5°Cの水浴中のポリプロピレン
製200m1容器に7MO815,2g−。
In the first step, 815.2 g of 7MO was placed in a 200 ml polypropylene container in a water bath at 5°C.

TE01 20.8g、エタノール 46.0g、アミ
ン系シランカップリング剤0.81gを入れた。これに
撹拌しながら硝酸マンガン1.6gを蒸留水14.4g
とともに滴下して加え、さらに10分間撹拌を続けて均
ユな混合液を得た。
20.8 g of TE01, 46.0 g of ethanol, and 0.81 g of an amine-based silane coupling agent were added. Add 1.6g of manganese nitrate to this while stirring and add 14.4g of distilled water.
The mixture was added dropwise, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a homogeneous mixture.

次に第2工程として、この混合液を直径6.5cm、高
さ9CIIIのポリプロピレン製容器に20m1ずつ分
取し、直径1mlのピンホールの空いた蓋をかぶせ、こ
れを70℃に保ち加水分解を促進させると同時に脱水縮
合を起こさせゲル化させた。さらに70℃に保つことに
より前記ゲルを乾燥させ乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲル
中に硝酸マンガンは均一に分布している。
Next, in the second step, this mixed solution was divided into 20ml portions into polypropylene containers with a diameter of 6.5cm and a height of 9CIII, covered with a lid with a pinhole of 1ml in diameter, and kept at 70°C for hydrolysis. At the same time, dehydration condensation occurred to form a gel. The gel was further dried by maintaining the temperature at 70°C to obtain a dry gel. Manganese nitrate is uniformly distributed in this dry gel.

次に第3工程として、容器から取り出した前記乾燥ゲル
を酸素雰囲気の加熱炉内に入れ、100ee/winの
酸素を流しながら室温から150℃/hの昇温速度で5
00℃まで上げ、この温度で1時間保持し、残留有機物
の燃焼除去及び硝酸マンガンのマンガン酸化物への分解
を起こさせた。次に再び150℃/hの昇温速度で加熱
を続け1125℃で3時間保持した。上記温度プログラ
ムによりゲルは焼結し無孔化することにより直径約3C
I111厚さ3mmの石英ガラス体が生成するとともに
、石英ガラス体中にマンガン酸化物超微粒子が均一に析
出した。
Next, as a third step, the dry gel taken out from the container is placed in a heating furnace in an oxygen atmosphere, and the temperature is increased from room temperature to 150°C/h for 50 minutes while flowing oxygen at 100ee/win.
The temperature was raised to 00°C and maintained at this temperature for 1 hour to burn off residual organic matter and decompose manganese nitrate into manganese oxide. Next, heating was continued at a temperature increase rate of 150°C/h and maintained at 1125°C for 3 hours. Due to the above temperature program, the gel is sintered and becomes non-porous, resulting in a diameter of approximately 3C.
I111 A quartz glass body with a thickness of 3 mm was produced, and ultrafine manganese oxide particles were uniformly precipitated in the quartz glass body.

得られた超微粒子分散ガラス体を鏡面研磨後、SEM(
走査型電子顕微鏡)により観察した結果、0.5μm以
下の大きさの粒子が分散していることが判明した。
After mirror polishing the obtained ultrafine particle dispersed glass body, SEM (
As a result of observation using a scanning electron microscope (SEM), it was found that particles with a size of 0.5 μm or less were dispersed.

このガラス体を厚さ150μmに研磨した試料について
250n1m〜2000nmの範囲の波長に対する透過
率を測定したところ第2図と同様の透過率が得られ、8
00nmで約50%を超え、赤外線透過フィルターやカ
ラーフィルターとして用いることができることが確認さ
れた。
When the transmittance of this glass body polished to a thickness of 150 μm was measured for wavelengths in the range of 250 nm to 2000 nm, the same transmittance as shown in Fig. 2 was obtained.
It was confirmed that it exceeds about 50% at 00 nm, and can be used as an infrared transmission filter or a color filter.

この円板状ガラス体の厚さ方向及び横方向のマンガン酸
化物の濃度分布をE PMA (electronpr
obe m1cro−analyser)にて測定した
。その結果を第3図に示す。同図によりマンガン酸化物
の濃度分布は厚さ方向及び横方向で極めて均一であるこ
とが判明した。
The concentration distribution of manganese oxide in the thickness direction and the lateral direction of this disc-shaped glass body was measured using
It was measured using an OBE mlcro-analyser). The results are shown in FIG. From the figure, it was found that the concentration distribution of manganese oxide was extremely uniform in the thickness direction and the lateral direction.

また得られたガラスの熱特性及び粉末法による化学的耐
久性を測定した結果、ガラス転移点(Tg)が850℃
で、耐水性(D w )が0.01%、耐酸性(Da)
が0.03%(Tg、Dw及びDaは日本光学硝子工業
規格JOGIS−1975により測定)であり、耐熱性
と化学的耐久性、耐環境性に優れていることが明らかと
なった。
In addition, as a result of measuring the thermal properties and chemical durability of the obtained glass using a powder method, the glass transition point (Tg) was 850°C.
So, water resistance (D w ) is 0.01%, acid resistance (Da)
was 0.03% (Tg, Dw, and Da were measured according to Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS-1975), and it was revealed that it has excellent heat resistance, chemical durability, and environmental resistance.

実施例3 アミン系シランカップリング剤の代りにアルキルシラン
カップリング剤(メチルトリメトキシシラン)を用いた
以外は、実施例2と同様の方法によりマンガン酸化物超
微粒子分散ガラス体を得た。
Example 3 A glass body containing ultrafine manganese oxide particles was obtained in the same manner as in Example 2, except that an alkylsilane coupling agent (methyltrimethoxysilane) was used instead of the amine-based silane coupling agent.

こうして得られた超微粒子分散ガラス体は実施例2で得
られた超微粒子分散ガラス体と同様にマンガン酸化物超
微粒子が均一に分散しており、また測定した透過率は実
施例2の超微粒子分散ガラス体の透過率と同様であって
、実施例2の超微粒子分散ガラス体と同様の性質を有し
ていた。
The ultrafine particle-dispersed glass body thus obtained has ultrafine manganese oxide particles uniformly dispersed in it, similar to the ultrafine particle-dispersed glass body obtained in Example 2, and the measured transmittance is higher than that of the ultrafine particle dispersion glass body obtained in Example 2. The transmittance was the same as that of the dispersed glass body, and the properties were similar to those of the ultrafine particle dispersed glass body of Example 2.

実施例4 出発原料には市販のテトラメチルオルソシリケート(7
MO3) 、テトラエチルオルソシリケー) (TE0
1) 、エタノール、塩化金(以上全て特級試薬)及び
蒸留水を用いた。
Example 4 Commercially available tetramethyl orthosilicate (7
MO3), tetraethylorthosilicate) (TE0
1) Ethanol, gold chloride (all of the above are special grade reagents), and distilled water were used.

第1工程として、先ず5°Cの水浴中のポリプロピレン
製2QOIll容器に7MO33,04g、TE01 
4.16g、エタノール9.20gを入れた。これに撹
拌しながら塩化金0.012gを蒸留水2.26gに溶
解した溶液を滴下して加え、さらに10分間撹拌を続け
て均一な混合液を得た。
As the first step, first, 33.04 g of 7MO was added to a 2QOIll container made of polypropylene in a water bath at 5°C.
4.16 g and 9.20 g of ethanol were added. A solution of 0.012 g of gold chloride dissolved in 2.26 g of distilled water was added dropwise to this while stirring, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a uniform mixed solution.

次に第2工程として、この混合液を直径1.5cm、高
さ10cmのポリメチルペンテン製容器にIQi+1ず
つ分取し直径1mmのビンンホールの空いた蓋をかぶせ
、これを70℃に保ち加水分解を促進させると同時に脱
水縮合を起こさせゲル化させた。
Next, in the second step, this mixed solution was placed in a polymethylpentene container with a diameter of 1.5 cm and a height of 10 cm, each IQi + 1 was placed, covered with a lid with a bottle hole of 1 mm in diameter, and kept at 70°C for hydrolysis. At the same time, dehydration condensation occurred to form a gel.

さらに70℃に保つことにより前記ゲルを乾燥させ乾燥
力1ルを得た。この乾燥ゲル中には塩化金が均一に分散
している。
Further, the gel was dried by maintaining the temperature at 70° C. to obtain a drying power of 1 liter. Gold chloride is uniformly dispersed in this dried gel.

次に第3工程として、容器から取り出した前記乾燥ゲル
を酸素雰囲気の加熱炉内に入れ、100Cc/winの
酸素を流しながら室温から2時間かけて150℃まで温
度を上げ、この温度で5時間保持し残留アルコールの除
去を行なった。続いて12.5℃/hの昇温速度で50
0℃まで上げこの温度で5時間保持し残留有機物の燃焼
除去及び塩化金の金への分解を起こさせた。さらに続い
て12.5℃/hの昇温速度で700℃まで上げた。
Next, as a third step, the dried gel taken out from the container is placed in a heating furnace with an oxygen atmosphere, and the temperature is raised from room temperature to 150°C over 2 hours while flowing 100Cc/win oxygen, and at this temperature for 5 hours. The remaining alcohol was removed. Subsequently, the temperature was increased at a heating rate of 12.5°C/h to 50°C.
The temperature was raised to 0°C and maintained at this temperature for 5 hours to burn off residual organic matter and decompose gold chloride into gold. Subsequently, the temperature was increased to 700°C at a rate of 12.5°C/h.

この時点で雰囲気をヘリウムガスに置換し以降100C
,C,/rA1nのヘリウムガスを流しながら、12゜
5℃/hの昇温速度で1000℃まで上げこの温度で1
0時間保持した。上記温度プログラムによりゲルは焼結
しガラス体中に全超微粒子が析出した。
At this point, the atmosphere was replaced with helium gas and the temperature was increased to 100C.
,C,/rA1n, the temperature was raised to 1000°C at a rate of 12°5°C/h, and at this temperature 1
It was held for 0 hours. The gel was sintered by the above temperature program, and all the ultrafine particles were precipitated in the glass body.

この全超微粒子分散ガラス体を厚さ150μmに研磨し
た試料について250nm〜2000nmの範囲の波長
に対する透過率を測定した。この測定結果を第4図に示
すと、550nmの波長域で選択的に吸収が起っている
ことから、赤外線透過フィルターやカラーフィルターと
して用いることができることが確認された。
The transmittance of a sample obtained by polishing this entire ultrafine particle-dispersed glass body to a thickness of 150 μm at wavelengths in the range of 250 nm to 2000 nm was measured. The measurement results are shown in FIG. 4. Since absorption occurred selectively in the wavelength range of 550 nm, it was confirmed that it can be used as an infrared transmission filter or a color filter.

実施例5 実施例4で用いなかったジメチルホルムアミドを用いた
以外は実施例4と同様にして全超微粒子分散ガラス体を
得た。
Example 5 A glass body in which all ultrafine particles were dispersed was obtained in the same manner as in Example 4, except that dimethylformamide, which was not used in Example 4, was used.

すなわち、出発原料には市販のテトラメチルオルソンリ
ケ−1−(TM01) 、テトラエチルオルソシリケ−
1・(TE01) 、エタノール、塩化金、ジメチルホ
ルムアミド(以上全て特級試薬)及び蒸留水を用いた。
That is, the starting materials include commercially available tetramethyl ortho silica-1- (TM01) and tetraethyl ortho silica-1- (TM01).
1.(TE01), ethanol, gold chloride, dimethylformamide (all of the above are special grade reagents), and distilled water.

第1工程として、先ず5℃の水浴中のポリプロピレン製
200m1容器にTM01 3.04g。
In the first step, 3.04 g of TM01 was placed in a 200 ml polypropylene container in a water bath at 5°C.

TE01 4.16g、エタノール9..20g。TE01 4.16g, ethanol 9. .. 20g.

ジメチルホルムアミド3.2gを入れた。これに撹拌し
ながら塩化金0.012gを蒸留水2.66gに溶解し
た溶液を滴下して加え、さらに10分間撹拌を続けて均
一な混合液を得た。
3.2 g of dimethylformamide was added. A solution of 0.012 g of gold chloride dissolved in 2.66 g of distilled water was added dropwise to this while stirring, and stirring was continued for an additional 10 minutes to obtain a uniform mixed solution.

次に第2工程として、この混合液を直径1.5Cm、高
さ10cmのポリメチルペンテン製容器にIQmlずつ
分取し直径1mmのピンホールの空いた蓋をかぶせ、こ
れを70℃に保ち加水分解を促進させると同時に脱水縮
合を起こさせゲル化させた。
Next, in the second step, take IQml of this mixed solution into a polymethylpentene container with a diameter of 1.5 cm and a height of 10 cm, cover with a lid with a pinhole of 1 mm in diameter, and keep it at 70 °C and add water. Decomposition was accelerated and at the same time dehydration condensation occurred to form a gel.

さらに70℃に保つことにより前記ゲルを乾燥させ乾燥
ゲルを得た。この乾燥ゲル中に塩化金は均一に分布して
いる。
The gel was further dried by maintaining the temperature at 70°C to obtain a dry gel. Gold chloride is uniformly distributed in this dried gel.

次に第3工程として、容器から取り出した前記乾燥ゲル
を酸素雰囲気の加熱炉内に入れ、100cc/winの
酸素を流しながら室温から2時間かけて150℃まで温
度を上げ、この温度で5時間保持し残留アルコールの除
去を行なった。続いて12.5℃/hの昇温速度で50
0℃まで上げ、この温度で5時間保持し、残留有機物の
燃焼除去及び塩化金の金への分解を起こさせた。さらに
続いて12.5℃/hの昇温速度で700℃まで上げた
。この時点で雰囲気をヘリウムガスに置換し、以降10
 C)ec/ll1nのヘリウムガスを流しながら、1
2.5℃/hの昇温速度で1000℃まで上げ、この温
度で10時間保持した。上記温度プログラムによりゲル
は焼結し無孔化することにより直径5III+!、高さ
3cmの石英ガラス体が生成するとともに、ガラス体中
に全超微粒子が均一に析出した。
Next, as a third step, the dried gel taken out from the container is placed in a heating furnace with an oxygen atmosphere, and the temperature is raised from room temperature to 150°C over 2 hours while flowing 100cc/win oxygen, and at this temperature for 5 hours. The remaining alcohol was removed. Subsequently, the temperature was increased at a heating rate of 12.5°C/h to 50°C.
The temperature was raised to 0° C. and maintained at this temperature for 5 hours to allow combustion of residual organic matter and decomposition of gold chloride to gold. Subsequently, the temperature was increased to 700°C at a rate of 12.5°C/h. At this point, the atmosphere was replaced with helium gas, and from then on
C) 1 while flowing helium gas at ec/ll1n.
The temperature was raised to 1000° C. at a rate of 2.5° C./h and maintained at this temperature for 10 hours. The gel is sintered and made non-porous by the above temperature program, resulting in a diameter of 5III+! A quartz glass body with a height of 3 cm was produced, and all the ultrafine particles were uniformly precipitated in the glass body.

得られた超微粒子分散ガラス体を研磨後、SEM(走査
型電子顕微鏡)により観察した結果、0゜5μm以下の
大きさの粒子が分散していることが判明した。
After polishing the obtained ultrafine particle-dispersed glass body, it was observed using a SEM (scanning electron microscope), and it was found that particles with a size of 0.5 μm or less were dispersed.

このガラス体を厚さ150μmに研磨した試料について
250nm 〜2000nmの範囲の波長に対する透過
率を測定した結果、実施例4のガラス体と同様に550
nmの波長域で選択的に吸収が起っていることから、赤
外線透過フィルターやカラーフィルターとして用いるこ
とができることが確認された。
The transmittance of this glass body polished to a thickness of 150 μm was measured for wavelengths in the range of 250 nm to 2000 nm.
Since selective absorption occurred in the nm wavelength range, it was confirmed that it could be used as an infrared transmission filter or a color filter.

この円筒状ガラス体の上方及び下方における金の濃度分
布をE PMA (electron probe m
1cr。
The concentration distribution of gold above and below this cylindrical glass body was measured using an E PMA (electron probe m).
1 cr.

analyser)にて測定した。その結果を第5図に
示す。これより金の濃度分布は円筒の上方及び下方にお
いて横方向に均一であることが判明した。
analyzer). The results are shown in FIG. This revealed that the gold concentration distribution was horizontally uniform above and below the cylinder.

また得られたガラスの熱特性及び粉末法による化学的耐
久性を測定した結果、ガラス転移点(T g)が850
℃で、耐水性(Dw)が0.01%、耐酸性(Da)が
0.03%(Tg、Dw及びDaは日本光学硝子工業規
格JOGIS−1975にて測定)であり、耐熱性、化
学的耐久性、耐環境性に優れていることが明らかとなっ
た。
In addition, as a result of measuring the thermal properties and chemical durability of the obtained glass using a powder method, the glass transition point (Tg) was 850.
℃, water resistance (Dw) is 0.01%, acid resistance (Da) is 0.03% (Tg, Dw and Da are measured according to Japan Optical Glass Industry Standard JOGIS-1975), and heat resistance, chemical resistance It was found that the material has excellent physical durability and environmental resistance.

実施例6 塩化金0.012gの代りに塩化第2銅(CuC1g)
0.14gを用いた以外は、実施例5と同様の方法によ
り銅酸化物超微粒子分散ガラス体を作成した。こうして
得られた超微粒子分散ガラス体は実施例うで得られた超
微粒子分散ガラス体同様に超微粒子が均一に分散したも
のであった。
Example 6 Cupric chloride (CuC1g) instead of 0.012g of gold chloride
A copper oxide ultrafine particle dispersed glass body was prepared in the same manner as in Example 5 except that 0.14 g was used. The ultrafine particle-dispersed glass body thus obtained had ultrafine particles uniformly dispersed therein, similar to the ultrafine particle-dispersed glass body obtained in Example 5.

このガラス体を厚さ150μmに研磨した試料について
250nm〜2000nmの範囲の波長に対する透過率
を測定した。この測定結果を第6図に示すと、750n
mと400nmより短波長の波長域で選択的に吸収が起
こっていることからカラーフィルターとして用いること
ができることが確認された。
The transmittance of a sample obtained by polishing this glass body to a thickness of 150 μm with respect to wavelengths in the range of 250 nm to 2000 nm was measured. This measurement result is shown in Figure 6, 750n
Since absorption occurred selectively in a wavelength range shorter than m and 400 nm, it was confirmed that it can be used as a color filter.

実施例7 塩化金0.012gの代りに白金塩酸溶液0゜003g
相当白金量を用いた以外は、実施例5と同様の方法によ
り白金超微粒子分散ガラス体を作成した。こうして得ら
れたガラス体は実施例5で得られたガラス体と同様に超
微粒子が均一に分散したものであった。
Example 7 0.003 g of platinum hydrochloric acid solution instead of 0.012 g of gold chloride
A glass body containing ultrafine platinum particles was prepared in the same manner as in Example 5, except that an equivalent amount of platinum was used. The glass body thus obtained had ultrafine particles uniformly dispersed therein, similar to the glass body obtained in Example 5.

このガラス体を厚さ150μmに研磨した試料について
25Or+m〜11000nの範囲の波長に対する透過
率を測定した。この測定結果を第7図に示すと、500
nmより短波長の波長域で選択的に吸収が起こっている
ことから、赤外線透過フィルターやカラーフィルターと
して用いることかできることが確認された。
The transmittance of a sample obtained by polishing this glass body to a thickness of 150 μm with respect to wavelengths in the range of 25 Or+m to 11000 nm was measured. The results of this measurement are shown in Figure 7.
Since absorption occurred selectively in a wavelength range shorter than nm, it was confirmed that the material could be used as an infrared transmission filter or a color filter.

[発明の効果] 以上の通り、本発明の超微粒子分散ガラスは、石英ガラ
スに粒径1μm以下の金属及び/又は金属酸化物の超微
粒子を分散させてなるので、耐熱性、化学的耐久性、耐
環境性等にすぐれているとともに、超微粒子中に不純物
が少ないので、高温及び/又は高湿状態においても使用
可能な赤外線透過フィルターやカラーフィルターとして
好ましく利用される。
[Effects of the Invention] As described above, the ultrafine particle-dispersed glass of the present invention is made by dispersing ultrafine metal and/or metal oxide particles with a particle size of 1 μm or less in quartz glass, and therefore has excellent heat resistance and chemical durability. In addition to being excellent in environmental resistance, the ultrafine particles contain few impurities, so they are preferably used as infrared transmission filters and color filters that can be used even in high temperature and/or high humidity conditions.

また本発明の超微粒子分散ガラスの製造方法によれば、
上記のすぐれた性質を有する超微粒子分散ガラスを装置
上の問題もなく、低エネルギー使用量で生産性良く得る
ことができる。
Further, according to the method for producing ultrafine particle dispersed glass of the present invention,
Ultrafine particle-dispersed glass having the above-mentioned excellent properties can be obtained with high productivity without any equipment problems and with low energy consumption.

また本発明の超微粒子分散ガラスの製造方法の好ましい
態様によれば、シランカップリング剤及び/又はジメチ
ルホルムアミドを用いることにより、ガラスマトリック
ス中の超微粒子の濃度分布の均一性を特に向上させるこ
とができる。
Further, according to a preferred embodiment of the method for producing ultrafine particle-dispersed glass of the present invention, the uniformity of the concentration distribution of ultrafine particles in the glass matrix can be particularly improved by using a silane coupling agent and/or dimethylformamide. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例1により得られたマンガン酸化
物超微粒子分散ガラスのX線回折ピークを示す図、 第2図は本発明の実施例1により得られたマンガン酸化
物超微粒子分散ガラスの透過率曲線を示す図、 第3図は本発明の実施例2により得られた、円板状のマ
ンガン酸化物超微粒子分散ガラスの厚さ方向及び横方向
のマンガン酸化物濃度分布を示す図、 第4図は本発明の実施例4により得られた金超微粒子分
散ガラスの透過率曲線を示す図、第5図は本発明の実施
例5により得られた、円筒状の金超微粒子分散ガラスの
上方及び下方における全濃度分布を示す図、 第6図は本発明の実施例6により得られた銅酸化物超微
粒子分散ガラスの透過率曲線を示す図、第7図は本発明
の実施例7により得られた白金超微粒子分散ガラスの透
過率曲線を示す図である。 第3図 (b)
Fig. 1 is a diagram showing the X-ray diffraction peaks of the ultrafine manganese oxide particle dispersion glass obtained in Example 1 of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing the ultrafine manganese oxide particle dispersion obtained in Example 1 of the present invention. FIG. 3 shows the manganese oxide concentration distribution in the thickness direction and the lateral direction of the disc-shaped manganese oxide ultrafine particle-dispersed glass obtained in Example 2 of the present invention. Figure 4 is a diagram showing the transmittance curve of the ultrafine gold particle-dispersed glass obtained in Example 4 of the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the transmittance curve of the ultrafine gold particle dispersed glass obtained in Example 5 of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the total concentration distribution above and below the dispersion glass. FIG. 6 is a diagram showing the transmittance curve of the copper oxide ultrafine particle dispersion glass obtained in Example 6 of the present invention. FIG. FIG. 7 is a diagram showing a transmittance curve of a platinum ultrafine particle-dispersed glass obtained in Example 7. Figure 3(b)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)石英ガラスに粒径1μm以下の金属及び/又は金
属酸化物の超微粒子を分散させてなることを特徴とする
超微粒子分散ガラス。
(1) An ultrafine particle-dispersed glass characterized by dispersing ultrafine particles of metal and/or metal oxide with a particle size of 1 μm or less in quartz glass.
(2)アルキルシリケート及び/又はその加水分解物と
、金属化合物とを含む水溶液を調製する第1工程と、 前記水溶液を加水分解及び脱水縮合処理することにより
金属化合物含有シリカゲルとする第2工程と、 前記ゲルを加熱して金属化合物を金属及び/又は金属酸
化物に分解し、次いで前記ゲルを焼結し、金属及び/又
は金属酸化物の超微粒子を分散させた石英ガラスを得る
第3工程と、 を含むことを特徴とする、請求項(1)に記載された超
微粒子分散ガラスの製造方法。
(2) A first step of preparing an aqueous solution containing an alkyl silicate and/or its hydrolyzate and a metal compound, and a second step of preparing a metal compound-containing silica gel by subjecting the aqueous solution to hydrolysis and dehydration condensation treatment. A third step of heating the gel to decompose the metal compound into metal and/or metal oxide, and then sintering the gel to obtain quartz glass in which ultrafine particles of metal and/or metal oxide are dispersed. The method for producing ultrafine particle dispersed glass according to claim (1), characterized by comprising the following steps.
(3)前記第1工程において調製される水溶液が更にシ
ランカップリング剤及び/又はジメチルホルムアミドを
含む、請求項(2)に記載の超微粒子分散ガラスの製造
方法。
(3) The method for producing ultrafine particle-dispersed glass according to claim (2), wherein the aqueous solution prepared in the first step further contains a silane coupling agent and/or dimethylformamide.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06183782A (en) * 1992-10-22 1994-07-05 Mitsuboshi Belting Ltd Hyperfine particle-dispersed glassy material and its production
JP2007269599A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Toshiba Corp Metal-ceramic complex, method for producing the same, electron injection type refractive index change element and method for producing the same

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JPH06183782A (en) * 1992-10-22 1994-07-05 Mitsuboshi Belting Ltd Hyperfine particle-dispersed glassy material and its production
JP2007269599A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Toshiba Corp Metal-ceramic complex, method for producing the same, electron injection type refractive index change element and method for producing the same

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