JPH09255343A - 着色ガラスの製造方法 - Google Patents

着色ガラスの製造方法

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JPH09255343A
JPH09255343A JP6278896A JP6278896A JPH09255343A JP H09255343 A JPH09255343 A JP H09255343A JP 6278896 A JP6278896 A JP 6278896A JP 6278896 A JP6278896 A JP 6278896A JP H09255343 A JPH09255343 A JP H09255343A
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JP
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gel
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JP6278896A
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Takahisa Fukuoka
荘尚 福岡
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゾルゲル法による着色ガラスの製造時の割れ
等を防止する。 【解決手段】 遷移金属元素または希土類元素の、有機
塩またはアルコキシドを着色源としてゲル中に導入した
後に、ゲルに導入された着色源の溶解度が小さな処理液
にゲルを浸漬することによって着色源として導入した物
質を析出させた後に乾燥、焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、観察または結像に
用いない波長の光をカットするフィルター等に用いるこ
とができるガラス体のゾルゲル法による製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、多孔体を経由したガラスおよびセ
ラミックスの製造方法として、例えば、金属アルコキシ
ド、水ガラス、SiO2 などの酸化物粒子を原料とした
ゾルゲル法が知られている。これは、湿潤ゲル多孔体を
作製し、これを乾燥、焼成して多孔質および徴密なガラ
スまたはセラミックスを作製する方法である。このゾル
ゲル法による着色ガラスの製造方法には、ゾルに着色源
である遷移金属塩を添加することにより、着色したゲル
を製造し、これをそのまま乾燥、焼成する方法が特公昭
60−3013号、特開昭62−119125号、特開
昭64−28244号、特開昭64−33029号、特
開昭64−37425号、特開平3−128133号の
各公報に記載されている。また、ゾルゲル法により焼結
ゲルを製造し、これに、アルコキシド溶液または硝酸塩
溶液または硫酸塩溶液、塩化物溶液に接触させて乾燥、
焼成する方法が特開昭62−216930号公報に記載
されている。
【0003】ところが、これらの方法では、遷移金属塩
を含んだゲルまたは焼結ゲルをそのまま乾燥し焼成して
いるが、乾燥が進行すると溶媒の量が減少し、溶媒に溶
けていた遷移金属塩が溶解できなくなり、ゲルや焼結ゲ
ルに析出することが非常に多く、この着色用の遷移金属
塩の析出物がゲル外に排出されて所望の色あいに着色し
なかったり、析出物によってゲルが割れてしまったりし
た。
【0004】したがって、例えば特公昭60−3013
号公報に示されたような非常に限られた条件でしか着色
ガラスを製造することしかできなかった。また、特開昭
64−28244号公報や特開昭62−216930号
公報には金属アルコキシドを用いる方法が示されている
が、遷移金属のアルコキシドはゲルと接触させただけで
はゲルの表面とは反応しにくいために、金属塩と同様に
そのまま乾燥したのでは、ゲル外に排出されて偏析し、
所望の色調のゲルやガラスを得ることはできなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の問題点に鑑みてなされたもので、乾燥時の着色源の偏
析を防ぐことにより、割れを防ぐ、所望の色調のガラス
の製造方法を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ゾルゲル法に
よる着色ガラスの製造方法において、遷移金属元素また
は希土類元素の、有機塩またはアルコキシドを着色源と
してゲル中に導入した後に、ゲルに導入された着色源の
溶解度が小さい処理液にゲルを浸漬することによって着
色源として導入した物質を析出させた後に、乾燥、焼成
する着色ガラスの製造方法である。ゾル調製時に着色源
を導入するか、ゲルを着色源を含む液に浸漬して着色源
を導入する前記の着色ガラスの製造方法である。また、
有機塩がカルボン酸塩またはジケトン塩である前記の着
色ガラスの製造方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、着色源に遷
移金属または希土類元素の有機塩、または、遷移金属ま
たは希土類元素のアルコキシドを用い、かつ前記着色源
を含んだゲルを該着色源の溶解度が低い処理液に浸漬す
る。これにより、ゲル壁面に着色源の結晶が析出する
が、溶解度が小さい処理液に浸漬して結晶を析出させる
ので、ゲルを浸漬する処理液に対する有機塩の溶解度に
よって結晶サイズを制御することが可能となる。したが
って、ゲルを浸漬する処理液を変えることにより、従来
法のように粗大結晶が析出してしまうことがなくなる。
そして、続く乾燥工程でも、すでに適当な大きさの結晶
が析出しており、さらに、ゲルを溶解度が小さい処理液
に浸漬しているので、乾燥により溶媒が蒸発しても、着
色源はほとんど溶解していないので、結晶が成長してゲ
ルを破壊してしまったり、ゲル外に排出されてしまった
りすることはなくなる。したがって、所望の形状および
色合いのガラスを製造することができる。溶解度が低い
溶液とは、着色源を溶解した処理液より着色源の溶解度
が小さい処理液のことであるが、着色源の溶解度が1×
10-3mol/l以下であることが望ましい。しかし、
急激に溶解度を低下させると、結晶がゲル中に析出して
しまう場合がある。このような場合は、徐々に溶解度が
下げていけばよく、このために、ゲルを溶解度が異なる
処理液に順次、浸漬すると良い。
【0008】そして、最終的に着色源の溶解度が1×1
-3mol/l以下である処理液に浸漬することが望ま
しい。遷移金属または希土類元素は、ガラス中でカラー
センターとなり着色したガラスを製造することができ
る。具体的には、Nd3+では淡青、V2+では淡黄、Ti
3+では青、V3+では緑、V4+では青、V5+では淡黄、C
3+では緑、Cr6+では淡黄、Mn2+では淡赤紫、Mn
3+では紫褐色、Fe2+では青緑、Fe3+では褐色、Co
2+では青、または、ピンク、Ni2+では紫、または黄
色、Cu2+では青、Mo3+では燈、Mo4+では緑、Pu
3+では赤緑、Pu6+では桃、Er3+ではピンク、Pr3+
は緑、Ce3+、Sm3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Tm
3+、Eu3+では淡黄色となる。また、可視域に吸収があ
る場合に着色ガラスとなるが、遷移金属や希土類金属で
は可視光以外の波長を吸収させることも可能であり、例
えばCe3+では紫外線をカットすることができる。
【0009】また、本発明の方法では、遷移元素または
希土類元素の有機塩またはアルコキシドをゾル調製時に
添加すると、容易に着色源である前記有機塩を含んだゲ
ルを製造することができる。このようにして製造したゲ
ルを、該着色源の溶解度が低い溶液に浸漬することによ
り、所望の形状および色合いのガラスを製造することが
できる。このとき、遷移元素または希土類元素の有機塩
またはアルコキシドは、ゾルゲル法で一般的に用いられ
るアルコール類やその他の有機溶媒に溶解し、アルコキ
シドの溶液やアルコキシドを加水分解したゾルに添加し
てもよい。この工程では、アルコキシドを加水分解する
ために水を添加するので、着色源を溶解する有機溶媒は
極性を有するものが好ましい。また、着色源をアルコキ
シドを加水分解するための水や有機酸に溶解して、アル
コキシド溶液に添加し、ゾルを調製することもできる。
高濃度の塩酸、硝酸、硫酸に溶解すると着色源が分解
し、該着色源の溶解度が低い溶液に浸漬しても、所望の
結晶が析出せず好ましくない。また、水や有機酸と有機
溶媒の混合溶媒に着色源を溶解して用いることもでき
る。
【0010】さらに、着色源の有機塩またはアルコキシ
ドの溶液にゲルを浸漬すると、容易に着色源を含んだゲ
ルを製造することができる。このようにして製造したゲ
ルを、該着色源の溶解度が低い溶液に浸漬することによ
り、所望の形状および色合いのガラスを製造することが
できる。このとき、着色源の遷移元素または希土類元素
の有機塩またはアルコキシドは、ゾルゲル法で一般的に
用いられるアルコール類やその他の有機溶媒に溶解し
て、着色源溶液を調製してもよい。また、着色源を水や
有機酸に溶解して溶液を調製してもよい。このとき、高
濃度の塩酸、硝酸、硫酸に溶解すると、着色源が分解さ
れてしまい、該着色源の溶解度が低い溶液に浸漬して
も、所望の結晶が析出せず好ましくない。
【0011】また、水や有機酸と有機溶媒の混合溶媒に
着色源を溶解して用いることもできる。このようにして
前記有機酸塩を含有したゲルを製造し、このゲルを該有
機塩の溶解度が低い溶液に浸漬すると、微結晶がゲル壁
面に析出するので、乾燥、焼成しても粗大結晶が析出す
ることなく、容易に割れのない着色したガラスを製造す
ることができる。例えば着色源の溶液のpHが高い場合
はゾル調製時に沈殿が生成してしまう場合がある。この
ような、ゾルに着色源を添加できない場合には、ゲルを
着色源の溶液に浸漬して、着色源を含んだゲルとすれば
よい。この工程は、ゲルのどの段階においても適用する
ことができる。ウエットゲルの段階で適用すれば、ウエ
ットゲルの状態では乾燥による収縮が起こっておらず、
多量に着色源をドープできるという点で効果がある。ま
た、ウエットゲルを乾燥したドライゲルや仮焼した仮焼
ゲルにも適用することができる。さらに、種々の方法で
製造された多孔質ガラスにも適用することができる。着
色源をゲル中へ含有させる方法は、ゾル調製時に添加す
る方法と着色源を含む溶液にゲルを浸漬する2つの方法
を説明したが、両方の工程において着色源を添加しても
よい。着色源を含む溶液にゲルを浸漬する場合には、浸
漬時間が短いと着色源は凹状に分布することとなる。均
一な濃度とする場合には、十分な時間ゲルを着色源溶液
に浸漬すればよい。 さらに、吸収波長を調製するため
に適当な元素を母材となるゲルにドープしたり、複数の
元素を着色源に用いることも可能である。同じ元素であ
っても異なった原料を用いることも可能であり、添加す
る工程により原料の種類を選択することも有効である。
また、着色源の有機塩は、特に、カルボン酸塩またはジ
ケトン塩を用いた場合に、これらの塩の溶解度の低い処
理液にゲルを浸漬すると、これらの塩の徴結晶を容易に
ゲルの壁面に析出させることができることを見いだし
た。カルボン酸塩は、例えば、酢酸塩、ギ酸塩、ブロピ
オン酸塩が好ましく。ジケトン塩は、アセチルアセトン
塩、メチルアセチルアセトン塩、エチルアセチルアセト
ン塩等のβ−ジケトン塩が好ましい。
【0012】本発明によりガラスを製造する場合に、着
色させる目的である遷移元素や希土類元素以外の成分を
ガラス中にドープすることも可能である。例えば、屈折
率に大きく寄与する物質の濃度分布を形成することによ
って屈折率分布を有する光学素子を得ることができる。
また、分散、熱膨張係数、誘電率、化学的耐久性、機械
的強度等の諸物性を調整するための成分を含んだ金属塩
や金属アルコキシドを用いることによって各種の特性を
調整することができるが、着色源の溶解度が低い溶液に
着色源を含んだゲルを浸漬すると、これら着色目的以外
に添加した成分が粗大結晶として析出したり、またゲル
外に溶出したりするなどの悪影響を与えない条件設定が
必要である。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明をさ
らに詳細に説明する。 実施例1 70mlのSi(OCH34と70mlのSi(OC2
54 に、1/100Nの塩酸を150mlと0.2
5mol/lの酢酸鉛水溶液6mlを加えて加水分解し
てゾルを調製し、内径20mmの円筒型フッ素樹脂製容
器内でゲル化させて、ウエットゲルを作製した。このゲ
ルを濃度が5mol/lの酢酸カリウム水溶液に、酢酸
銅を濃度が0.001mol/lとなるように添加した
溶液に72時間浸漬後、アセトンに浸漬して微結晶を沈
澱させて湿潤ゲルを得た。この後に、このゲルを乾燥し
たところ、粗大結晶の発生はなく、割れは全く発生しな
かった。さらに、このゲルを焼成したところ、割れや形
状の変化は発生せず、直径約7mmの青いガラスロッド
が得られた。このガラスは赤外光のカット機能を有して
いた。
【0014】実施例2 70m1のSi(OCH34と70mlのSi(OC2
54 に、1N塩酸を加えて部分加水分解し、アンモ
ニア水に酢酸コバルトを溶解した溶液を添加してゾルを
調製し、フッ素樹脂製容器内でゲル化させて、板状のウ
エットゲルを作製した。このウエットゲルを乾燥してド
ライゲルとしたところ、割れは全く発生せず、1000
℃まで焼成してガラス化し、青色のガラスを製造した。
【0015】実施例3 50mlのSi(OCH)4 と25mlのSi(OC2
54 を混合した溶液に塩酸を24ml加えて混合し
部分加水分解したのち、1M酢酸バリウム10mlと酢
酸5mlを混合した溶液を添加することにより調製した
ゾルを、内径10mmの円筒管に15mlずつ分注しゲ
ル化させ、棒状の湿潤ゲルを得た。このゲルを酢酸バリ
ウムと乳酸鉄(II)水−プロパノール溶液中に24時
間浸漬後、メタノール中に移動させ、バリウムに濃度分
布を付与し、アセトンに浸漬して濃度分布を固定した。
このゲルを乾燥し焼成したところ、屈折率に分布を有し
た青緑のガラスを得た。
【0016】実施例4 51.1gのGe(OCH34と129.3gのSi
(OCH34に、207.3gのエタノール及び1/1
00Nの塩酸の72.0gを加えて加水分解し、内径2
0mmのガラス容器内でゲル化させて湿潤ゲルを作製し
た。この湿潤ゲルを40℃で熟成した後に、水に浸漬し
てゲルマニウムに濃度分布を付与した。この後に、Mn
(II)2,4−ペンタンジオネイトのエタノール溶液
に24時間浸漬し、さらに、アセトンに浸漬した。次
に、このゲルを乾燥焼成して、屈折率分布を有した、う
すい赤紫のガラスを製造することができた。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明の方法を用いるこ
とにより、所望の色調の着色ガラスを割れを生じたりす
ることなく製造することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゾルゲル法による着色ガラスの製造方法
    において、遷移金属元素または希土類元素の、有機塩ま
    たはアルコキシドを着色源としてゲル中に導入した後
    に、ゲルに導入された着色源の溶解度が小さい処理液に
    ゲルを浸漬することによって着色源として導入した物質
    を析出させた後に乾燥、焼成することを特徴とする着色
    ガラスの製造方法。
  2. 【請求項2】 ゾル調製時に着色源を導入することを特
    徴とする請求項1記載の着色ガラスの製造方法。
  3. 【請求項3】 ゲルを着色源を含む液に浸漬して着色源
    を導入することを特徴とする請求項1記載の着色ガラス
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 有機塩がカルボン酸塩またはジケトン塩
    であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
    の着色ガラスの製造方法。
JP6278896A 1996-03-19 1996-03-19 着色ガラスの製造方法 Withdrawn JPH09255343A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711667B1 (ko) * 2000-04-17 2007-04-27 제이에스알 가부시끼가이샤 막 형성용 조성물, 막의 형성 방법 및 실리카계 막

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100711667B1 (ko) * 2000-04-17 2007-04-27 제이에스알 가부시끼가이샤 막 형성용 조성물, 막의 형성 방법 및 실리카계 막

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Effective date: 20030603