JPH03223128A - 高均質ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集檀回路用投影露光装置のレンズ、液晶デイ
スプレィ用ＴＰＴ基板、■Ｃ用フォトマスク基板や、プ
リズム、ビームスプリッタ−２分光機等の光学部品に応
用可能な石英ガラスおよび光学的特性に優れた種々のガ
ラスのゾル−ゲル法による製造方法に関する。

［従来の技＃Ｉ］ 従来の金属アルコキシドおよび金属酸化物の微粒子を主
原料とするゾル−ゲル法によるガラスの製造においては
、焼結工程の途中でゲルに対する処理としては、他成分
をドープするため該成分金属イオンを含む溶液中に浸漬
したり、混入した不純物を除去するため洗浄等を施す場
合などがあった。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかし、前述の従来技術の領域においては、液状ゾルを
所望形状の密閉容器中にてゲル化させ、ウェットゲルを
作製した際、加水分解により生成した金属水酸化物の脱
水車嘉合に伴ない収縮が午じ、溶媒（アルコール、水、
触媒など）を放出する。この時、一部の架橋不充分なモ
ノマー、ダイマー　トリマーなどは、マトリックスをｉ
ｔせずに溶媒と共にゲル外部に放出させられてしまう。

その結果、ウェットゲルは、外見上は、均質だが微妙な
有効成分の濃度分布、すなわち密度分布が生じる。これ
を乾燥、焼結などの熱処理によりガラス化した場合、少
量ではあるがガラスの外表面付近と内部との間に密度分
布が残存してしまうこれにより、屈折率分布が生じるな
ど光学的均質性において同類が生ずる。

そこで、本発明の目的は、光学的に高均質なガラスを容
易に作製する方法を提供するところにある［課題を解決
するための手段］ 本発明のゾル−ゲル法による高均質ガラスの製造方法は
、金属アルコキシドおよび金属酸化物の微粒子を主原料
として、目的ガラス成分組成の液状ゾルを調整し、該液
状ゾルを所望形状の密閉容器中にてゲル化させ、ウェッ
トゲルを作製した後、該ウェットゲルを、乾燥、焼結な
どの熱処理をする製造方法において、焼結工程の途中で
、ゲルを金属アルコキシドの加水分解溶液に浸漬し、表
面付近に拡散させることを特徴とする。

［作用］ 本発明は、液状ゾルを所望形状の密閉容器中にてゲル化
させ、ウェットゲルを作製する際に、加水分解により生
成した金属水酸化物の脱水重縮合に伴なう収縮が生じ、
溶媒と共にゲル外部に放出した有効成分であるモノマー
、ダイマー　トリマーなどの外表面付近における不足を
、焼結途中の多孔性の状態にて、金属アルコキシドの加
水分解溶液を拡散させて補うものである。したがって、
ウェットゲル作製の際に生じたゲルの外表面付近と内部
との間の密度差を緩和することが可能となる。

［実施例］ エチルシリケート、エタノール、水、アンモニア水（２
９％）をモル比で１ニア、６：４：０．０Ｂの割合にな
るように混合し約３時間攪拌した後、室温にて静置し、
粒子を成長、熟成させた。この後減圧濃縮することによ
り、分散性の良好なシリカ微粒子分散液を調製した。

次に、先のエチルシリケートの／４量のエチルシリケー
トを用い、重量比で１：１になるように００２規定の塩
酸を加え、氷冷しながら約２時間攪拌することにより加
水分解溶液を調製した。

ここで、前記シリカ微粒子分散液のＰＨ値を２規定の塩
酸を添加し４．５に調整した後、エチルシリケートの加
水分解溶液を混合し、均質な液状ゾルになるまで充分攪
拌した。その後、該液状ゾルに０．２規定のアンモニア
水を滴下し、ＰＨ値を５．０に調整し、直径４０αの円
筒状の型に１０ｃＷ１の高さまで該液状ゾルを注入した
。更にフタをして密閉状態にしてゲル化させウェットゲ
ルを作製した。この段階でウェットゲルの線収縮率は７
〜８％捏度であり、放出した溶媒に浸漬している状態で
あった。このようにして得られたウェットゲルを、乾燥
容器に移し入れ、７０℃に保持し恒温乾燥機にて乾燥し
、はぼ３週間で乾燥が終了し直径２９帰、高さ７．５　
ｃｍの白色ゲルが得られた。

得られた２個のゲル体を酸素／窒素　雰囲気中で一旦９
００℃まで加熱した後、室温まで冷却した後一方のゲル
に対して、あらかじめ調製しておいたエチルシリケート
の加水分解溶液に１０時間浸漬し７０℃で乾燥した後、
再び、酸素／窒素雰囲気中で９００℃まで加熱した。こ
れにより、縮合反応の促進、脱水、親有機残基の各種処
理を行なった。これら２個のゲル体を、更に減圧下で１
３５０℃まで加熱し、ガラス化させた後、窒素雰囲気中
で１７５０℃まで昇温し、３０分間保持した後、徐冷し
た。

こうして得られたガラス体は、透明性の高い無色の円柱
で、大きさは、およそ直径２０副、高さ５αであった。

また、得られたガラスの諸物性は、ビッカース硬度、熱
膨張係数、赤外および近赤外吸収スペクトルなどほぼ石
英ガラスと一致していた。

ところが、レーザー干渉計により屈折率分布を測定した
ところ、処理しないガラスが６．７Ｘ１０−’であった
のに対し、処理した方は、ｏ、　ｓ　ｘ　ｉ　ｏ””で
あり極めて均質な石英ガラスであった。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の方法によれば、光学的均質性に
優れたガラスの作製が容易である。

したがって、これまで石英ガラスを使用していた分野で
はもちろんのこと、特に高品質を要求される工Ｃ用フォ
トマスク基板、光フアイバー用母材、エキシマレーザ−
など短波長光源用の光学系など種々の分野に応用が広が
るものと考える。

また、ゾル調製工程において、Ｂ　＃　Ｔ　ｌ　ｔ　Ｇ
　ｅ　ｅＮａ、Ｃａ、Ｌｉ、Ａｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｃ！ｅ
、Ｎｄ、Ｃ！ｒ　　など種々の九累をドープすることが
可能であり、多種の多成分系ガラスおよび既存組成には
ない新しいガラスの製造も容易である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属アルコキシドおよび金属酸化物の微粒子を主
   原料として、目的ガラス成分組成の液状ゾルを調製し、
   該液状ゾルを所望形状の密閉容器中にてゲル化させ、ウ
   ェットゲルを作製した後、該ウェットゲルを乾燥、焼結
   などの熱処理によりガラス化するゾル−ゲル法によるガ
   ラスの製造方法において、焼結工程の途中で、ゲルを金
   属アルコキシドの加水分解溶液に、浸漬し、表面付近に
   拡散させることを特徴とする高均質ガラスの製造方法。