JPS58194750A - 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 - Google Patents
合成シリカ系ガラス及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS58194750A JPS58194750A JP7886082A JP7886082A JPS58194750A JP S58194750 A JPS58194750 A JP S58194750A JP 7886082 A JP7886082 A JP 7886082A JP 7886082 A JP7886082 A JP 7886082A JP S58194750 A JPS58194750 A JP S58194750A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- glass
- silica glass
- production
- sol
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- 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
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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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属アルコキシドの加水分解を利用した、い
わゆるゾル−ゲル法による合成ガラス墓参およびその製
造方法に関するものである。
わゆるゾル−ゲル法による合成ガラス墓参およびその製
造方法に関するものである。
さらに膵しくに、ゾル−ゲル法による合成ガラス基橡の
製造において、加水分解及び脱水縮合したｔｇＩｋゲル
基嶺の焼成過程にフッ酸又はフッ酸塩１含む溶液で処理
する工程を含むことｔ％轍とする合成シリカ系ガラス及
び該ガラスの製造方法に関するものである。
製造において、加水分解及び脱水縮合したｔｇＩｋゲル
基嶺の焼成過程にフッ酸又はフッ酸塩１含む溶液で処理
する工程を含むことｔ％轍とする合成シリカ系ガラス及
び該ガラスの製造方法に関するものである。
石英ガラスで代表されるシリカ系ガラスは、現在、２０
００℃近い高温で浴ｐｓＩ！を形する高温溶融法で製造
されている。特ｖｃＴＭ明石英ガラスは、水晶を原料と
し、粉砕、洗浄、Ｎ製、溶解という工＃Ｉｔ繰返して純
ＦｊＬｔ上けるという、煩雑で高エネルギーを必要とす
る製造工８ｉｆ必費としている。
００℃近い高温で浴ｐｓＩ！を形する高温溶融法で製造
されている。特ｖｃＴＭ明石英ガラスは、水晶を原料と
し、粉砕、洗浄、Ｎ製、溶解という工＃Ｉｔ繰返して純
ＦｊＬｔ上けるという、煩雑で高エネルギーを必要とす
る製造工８ｉｆ必費としている。
このため、透明石英ガラスの後れた光学特性や物Ｍ特性
にもかかわらず、高価であるためあまり使用されていな
い。
にもかかわらず、高価であるためあまり使用されていな
い。
これに対して、金属アルコキシドの加水分解を利用した
ゾル−ゲル法では、原料の精製が害鳥であ沙、シかもゲ
ル化した基板′ｆ１０００℃ｍ１１の焼成温度で透明石
英ガラスなどを製造できる。
ゾル−ゲル法では、原料の精製が害鳥であ沙、シかもゲ
ル化した基板′ｆ１０００℃ｍ１１の焼成温度で透明石
英ガラスなどを製造できる。
例えば、ケイ酸エチル（８１（ＯＯＩＨＩ）４）を原料
とした場合では、ケイ酸エチルと水とエチルフルコール
を混合し、ケイ酸エチル管加水分解し、ケイ酸ゲルとし
て一定形状にする。このゲルを加Ｍｌ、ｌがら、水、ア
ルコールを放出させ、三次元構造の透明石英ガラスを得
ることができる。
とした場合では、ケイ酸エチルと水とエチルフルコール
を混合し、ケイ酸エチル管加水分解し、ケイ酸ゲルとし
て一定形状にする。このゲルを加Ｍｌ、ｌがら、水、ア
ルコールを放出させ、三次元構造の透明石英ガラスを得
ることができる。
この場合、ゾル−ゲル法で形成された乾燥ゲルを徐々に
昇温して暁成すると、最高１０００〜１１００℃程度の
温度で完全な石英の三次元構造が完成する。
昇温して暁成すると、最高１０００〜１１００℃程度の
温度で完全な石英の三次元構造が完成する。
本発明に係わるこのゾル−ゲル法の％黴に、上記したよ
うに、従来の溶融法に比べてかなり低い焼成湯度でシリ
カ系ガラスが製造できるという、省エネルギー性たけで
はなく、原料となるケイ酸エチルなどの金属アルコキク
ド化合物が、一般に液体又は低融薇の固体であるので、
そＣ〕化合物の精製が蒸溜法など、きわめて簡便な方法
で操作で更に、高温溶融法で１１混合できないよう々新
規な組成の７リカ系ガラス材料も作成できる可能性をも
っている。
うに、従来の溶融法に比べてかなり低い焼成湯度でシリ
カ系ガラスが製造できるという、省エネルギー性たけで
はなく、原料となるケイ酸エチルなどの金属アルコキク
ド化合物が、一般に液体又は低融薇の固体であるので、
そＣ〕化合物の精製が蒸溜法など、きわめて簡便な方法
で操作で更に、高温溶融法で１１混合できないよう々新
規な組成の７リカ系ガラス材料も作成できる可能性をも
っている。
このような数々の長所をもつゾル−ゲル法ではあるが、
シリカ系ガラスを完敗させる途中の温度で、それぞれ初
期の加水分解条件やゾル状態からゲル化する条件に依存
する複雑な内部構造をとるため、［＆にの割れや白濁化
が解決すべきｓ髄として残っている。
シリカ系ガラスを完敗させる途中の温度で、それぞれ初
期の加水分解条件やゾル状態からゲル化する条件に依存
する複雑な内部構造をとるため、［＆にの割れや白濁化
が解決すべきｓ髄として残っている。
＾一層融法ではみられない特異な内部構造として、吸看
水やガスの脱離などによる数十オングストロームから数
百オングストロームにわたる孔径のマイクロポーラス構
造の形成であり、本発明に係わる７リカガラスの場合、
９００℃程鼠までこのマイクロポーラス構造は一持され
る。
水やガスの脱離などによる数十オングストロームから数
百オングストロームにわたる孔径のマイクロポーラス構
造の形成であり、本発明に係わる７リカガラスの場合、
９００℃程鼠までこのマイクロポーラス構造は一持され
る。
このマイクロポーラスの内部は、遊離のシラノ 、
゛１−ル基（−８１−ＯＨ）が残存していると推定され
る。従って完全な石英の三次元構造とするためには、こ
のマイクロポーラスを消滅させることが必要となる。
゛１−ル基（−８１−ＯＨ）が残存していると推定され
る。従って完全な石英の三次元構造とするためには、こ
のマイクロポーラスを消滅させることが必要となる。
これまでの実験解析によシ、９００℃から１０００℃壕
での湯度範囲で約２０囁の体積収縮を伴う構造変化で完
全な石英の三次元構造となるたｔ、乾燥ゲルが微妙な条
件差により割れ及び白濁が起ることが判明している。
での湯度範囲で約２０囁の体積収縮を伴う構造変化で完
全な石英の三次元構造となるたｔ、乾燥ゲルが微妙な条
件差により割れ及び白濁が起ることが判明している。
これらの現象に、マイクロポーラス構造が昇温によりゲ
ル基板の表面から耐融封止されるｆＣ杓、内部の遊離ン
ラノール基の脱水縮合反応■−８ｌ−０）１−）−ＨＯ
−８ｉ−→−８１−０−８１− ＋ＨＩＯ・・・■によ
り生じるＨｓＯが閉じ込められるため、その内圧によっ
て起ると推定される。
ル基板の表面から耐融封止されるｆＣ杓、内部の遊離ン
ラノール基の脱水縮合反応■−８ｌ−０）１−）−ＨＯ
−８ｉ−→−８１−０−８１− ＋ＨＩＯ・・・■によ
り生じるＨｓＯが閉じ込められるため、その内圧によっ
て起ると推定される。
本発明は、このようなゾル−ゲル法によ４７’Ｊ力系カ
ラスの製造方法において重要な意味をもつ７４クロポー
ラス栴迄のＩＩ向付近の孔＆會フン酸又はフン酸塩を含
む溶液で処理することにより、ゲル内部の孔径よりも広
けてやり、前記した昇温時に表面の孔が溶融制止されＨ
，Ｏが閉じ込められ、夷１１ｔｌ を白濁現象が起こる
ことを基本的に解決したものである。
ラスの製造方法において重要な意味をもつ７４クロポー
ラス栴迄のＩＩ向付近の孔＆會フン酸又はフン酸塩を含
む溶液で処理することにより、ゲル内部の孔径よりも広
けてやり、前記した昇温時に表面の孔が溶融制止されＨ
，Ｏが閉じ込められ、夷１１ｔｌ を白濁現象が起こる
ことを基本的に解決したものである。
本弛明の考え方の基本は、上記したように、ゾル−ゲル
法によるシリカ系ガラスの製造上達けられないマイクロ
ポーラス構造に起因する細孔の溶融封止１．ｓ面付近の
孔径を内部の孔径より拡げることにより、ポーラス構造
の消滅をスムーズに打なわせようとするものである。
法によるシリカ系ガラスの製造上達けられないマイクロ
ポーラス構造に起因する細孔の溶融封止１．ｓ面付近の
孔径を内部の孔径より拡げることにより、ポーラス構造
の消滅をスムーズに打なわせようとするものである。
この目的のための処理方法としては、ガラスのエツチン
グ剤としては、フッ瞭やその塩を含む溶液が簡便で有効
であるが、熱燐酸、硼フッ酸やその塩も有効である。
グ剤としては、フッ瞭やその塩を含む溶液が簡便で有効
であるが、熱燐酸、硼フッ酸やその塩も有効である。
以下に、本発明の具体的な実施例を簡単に説明する。
実ＩＩ＆例
エタノール＆４−．エチルンリケート４α２９゜α１Ｎ
塩＠５ｂｗｔｆフラスコ内で３時間攪拌混合してエチル
シリケートの加水分解を行なつｆｃｅ続いてこの混合物
を直径５０鵬のテフロンコートしたンヤーレｌＣ入れ、
ピンポールを有するポリエチレン族の砲ｔｉｉｉとして
密封し、６０℃の恒温槽中に入れ１日放置した後、９５
℃に昇温して更に４日間放置して、乾燥ゲルを完成した
。
塩＠５ｂｗｔｆフラスコ内で３時間攪拌混合してエチル
シリケートの加水分解を行なつｆｃｅ続いてこの混合物
を直径５０鵬のテフロンコートしたンヤーレｌＣ入れ、
ピンポールを有するポリエチレン族の砲ｔｉｉｉとして
密封し、６０℃の恒温槽中に入れ１日放置した後、９５
℃に昇温して更に４日間放置して、乾燥ゲルを完成した
。
次に、この乾燥ゲルをルツボ炉に入れ、１５℃／時間の
昇温速度で９００℃まで上げると、直径３０勝の焼成ゲ
ルが得られた。
昇温速度で９００℃まで上げると、直径３０勝の焼成ゲ
ルが得られた。
この焼成ゲルは、細孔径が２０〜１００オングストロー
ムに亘って分布しているマイクロポーラス構造をとって
いた。
ムに亘って分布しているマイクロポーラス構造をとって
いた。
この焼成ケルを４６％フッ化水素酸、水、グリセリンを
それぞわ１０：８０：１０の重量比で混合した暇液に約
１分間浸漬エツチングし、充分水洗した後乾燥し、前記
ルツボ炉にて、２０℃膚関の昇温速度で１０００℃まで
上げたところ、直径２５ｗ１の透明石英ガラスが得られ
た。
それぞわ１０：８０：１０の重量比で混合した暇液に約
１分間浸漬エツチングし、充分水洗した後乾燥し、前記
ルツボ炉にて、２０℃膚関の昇温速度で１０００℃まで
上げたところ、直径２５ｗ１の透明石英ガラスが得られ
た。
なお、追加実験でフッ酸含有溶液は、グリセ１１ンなど
の有機水浴性化合物を添加すると、ガラス安面の凹凸全
平滑化するレベリング作用があり、不発明の目的に好適
であることが判った。
の有機水浴性化合物を添加すると、ガラス安面の凹凸全
平滑化するレベリング作用があり、不発明の目的に好適
であることが判った。
石英ガラスになっていることｔよ、赤外線吸収スペクト
ル、Ｘ−回折、比重、硬ｆ尋により確認しに０ 以上、本発明の実施例を簡単に説明したが、これＫより
従来のゾル−ゲル法でＦｉ峻しがった大型板状の透明石
英ガラスが、釧れや白濁を全く生じなくて、歩留夛よ〈
製造出来るようになった。
ル、Ｘ−回折、比重、硬ｆ尋により確認しに０ 以上、本発明の実施例を簡単に説明したが、これＫより
従来のゾル−ゲル法でＦｉ峻しがった大型板状の透明石
英ガラスが、釧れや白濁を全く生じなくて、歩留夛よ〈
製造出来るようになった。
また、本発明の効果ｉｉ、石英ガラスで代表される７リ
カ系ガラスの製造にとと首らず、透明アルミナガラスの
ゾル−ゲル法ＶＣよる製造においても確認された。
カ系ガラスの製造にとと首らず、透明アルミナガラスの
ゾル−ゲル法ＶＣよる製造においても確認された。
即ち、原料とし、てアルミニウムイソプロポキンド（ｈ
ｎ（ｏｃｓＨｖ）ｓ）？用い、前記実施ｆＩｌと同様の
加水分解条件、転線ゲル、焼成ゲルとし、フッ酸系溶液
で処理すること番でより、１２００℃まで昇−してｂ的
物管得ることができた。
ｎ（ｏｃｓＨｖ）ｓ）？用い、前記実施ｆＩｌと同様の
加水分解条件、転線ゲル、焼成ゲルとし、フッ酸系溶液
で処理すること番でより、１２００℃まで昇−してｂ的
物管得ることができた。
Claims (2)
- （１） 金Ｘアルコキシドの加水分解を利用したゾル
−ゲル法による合成ガラス基板の製造において、加水分
解及び脱水縮合した乾燥ゲル基金の焼成過程にフッ酸又
はフッ酸塩を含む＃！液で処理する工＆１含むこと１−
＊徴とする合成シリカ系ガラス及び該ガラスの製造方法
。 - （２）金属アルコキシドとして、メチルンリケー） （
８１（ＯＯＨｍ）４） 又は、エチルシリケート（８
１（ＯＣＩＨＩ）４）又は、イソプロビルンリケー）
（Ｓｉ（ＯＣｍＨｙ−１ａｏ）４）のいずれかを用いた
請求範囲＠１項記載の合成シリカ系ガラス及び該ガラス
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7886082A JPS58194750A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7886082A JPS58194750A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194750A true JPS58194750A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13673576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7886082A Pending JPS58194750A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194750A (ja) |
-
1982
- 1982-05-10 JP JP7886082A patent/JPS58194750A/ja active Pending
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