JPS589842A - 光学ガラスの製造方法 - 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】 本発明は〜５１を主体とした金属アルコキシドを加水分
解して得られる高シリカ系ゲルを加熱して得られる高シ
リカガラスの製造方法に関する。

従来、加水分解反応を利用したガラスの製法の一つとし
て、アルコキシシランもしくは添加元素のアルコキシド
を添加されたアルコキシシランを加水分解してシリカゲ
ルもしくは添加酸化物を含むシリカゲルを得たのち、１
０００ｔ：’以上の温度に昇温加熱することによシ、緻
密なガラスを得る方法が知られている（例えば特許公報
、特開昭５１−３４２１９号およびジャーナルオプ・マ
テリアル・サイエンス、第１４巻（１９７９年）、第６
０７頁〜第６１１頁）。

上記の製法においては、焼結前の段階である、目的の形
状のシリカゲルを安定に得ることが重要、な要件の１つ
である。高シリカゲルを得るには、９１（ＯＣＨｓ）ａ
などに水およびアルコールを加えた加水分解溶液（ゾル
液）をガラス容器等に入れ、適当な温度（１０〜１２０
Ｃ）の下でゲル化させる。

次にこのゲルから加水分解の際に反応物としてでたＣＨ
，ＯＨ等の溶液や余分のＨ，０などを室温乃至１２０Ｃ
の温度で徐々に除き、水分、アルコールのない、かつ亀
裂のない乾燥ゲルを得る工程がとられる。

これらの工程で、ゲルに亀裂が発生する場合は大きく分
けて次の３つくなる。

（１）　　流動状態のゾルから不動状態のゲルになった
後、自然にゲルの収縮が始ま）、ゲルがガラス等の容器
から離れる段階。

（２）乾燥の初期から中期に掛けて蒸発速度が大きい場
合。

（３）乾燥の後期段階。

本発明者らは、これら３つの亀裂についてその発生の観
察を注意深く行った結果、それらの原因について（υは
ゲルとガラスとの濡れが良いことＫより容器からゲルが
離れるときに表面張力が発生するため、（２１は粒子間
液の失なわれる早さに対してゲル粒子の再配列ｉ追いつ
かずに応力が発生するためと推察し、（１）に対しては
テフロン等の濡れの悪い材料を使用した容器を用いるこ
と、また（２）は蒸発速度を小さくすることで、亀裂の
発生を防止できた。これに対しく３）に述べた乾燥の後
期段階に発生する亀裂は、蒸発速度を（２）段階の１／
１ｏ程度に小さくしても亀裂の発生を完全に抑制するこ
とは離かしかった。この原因をさらに詳細に検討し九と
ζろ、有力な要因として、粒子間液の組成（具体的には
水、アルコールの比率）が蒸発に伴なって変動し、乾燥
の後期になると水比率が高まシ、粒子間液の表面張力が
増大するため粒子に働く応力が増加することによること
を見い出した。

水−アルコール混合液の表面張力は第１図に示す通シで
あシ、アルコール比率が少なくなると表面張力が急激に
増加することを示している。

亀裂の要因を、上記のように分析したのち、本発明者ら
は、亀裂の発生を抑制する目的で以下の方法を発明した
。

シリコンのアルコキシドを主原料にし、水を加えて加水
分解で作成したゲルを、ゲルが容器から離れたのち、こ
のゲルをと抄出し表面張力の小さな液の中に浸漬し、ゲ
ルの粒子間液と当該溶液の液を交換させたのち、このゲ
ルを乾燥さ”せる。この方法を用いると、交換され九粒
子間液の組成は蒸発中宮に一定であるため、表面張力は
変化せず、乾燥速度を適当な速さに抑えれば亀裂の発生
を抑える。ことが可能となる。以下、実施例に基づき詳
細に説明する。

実施例Ｉ Ｂｉ　（ＯＣＨ８）４”モルに４モルのＣＨ，ＯＨを加
え、マグネチツクスターラでよく混合した。□これに濃
度１０″″１モル／　ｔ　ｆ）　ＮＨ，ＯＨ水溶液を４
モル加えて混合し、直ちに内径２０ｍ＋φ、長さ３００
■のシリコーンをコーティングした円筒形ガラス容器に
７割程入れ、５０Ｃに放置しゲル化させた。ゲルが容器
から離れたのち、このゲルを容器からとシ出しＣＨ，Ｏ
Ｈの液に一晩浸漬した。浸漬後、ゲルをとシ出し、再び
もとのガラス容器に入れ、初期重量に対しＱ、５ｗｔ％
／ｄ　ａｙの載台で蒸発させ、乾燥を行つ九、上記のプ
ロセスをとることによシ、亀裂の発生は＃１とんオなく
なった。この場合、得られたゲルのかさ密度は０．４５
　ｇ／ｃｍ”であった、このゲルを０．中で７００ｃま
で昇温しその後１−１６を含も雰囲気で焼結して透明ガ
ラス体を得た。

・比較として、上記と同様な条件で作成したゲルを別の
液に浸漬することな、〈乾燥させたところ、亀裂の発生
は２〜５割程度であシ、浸漬の効果が確認された。また
、このゲルのかさ密度は０５６ｇ。

７ｃｍ　”であった。

実施例２ Ｓ　ｉ　（０ＣＨｓ　）４　１　モルに対し１０モル％
のＱｅ　（ＯＣＨｓＬを加えさらに４４ル０ＣＨｓＯＨ
を加えて混合したのち、濃度１０””モル／ｌのＮＨ，
ＯＨ水溶液を゛４モル加えて実施例１と同様の容器に入
れ加水分解を起させゲルを作成した。このゲルをＣ，Ｈ
，ＯＨ溶液に５時間浸漬後引き上げ、再びもとの容器に
入れてゲルを乾燥した。この場合、亀裂の発生の割合は
１割以下であった。

実施例３ 実施例１において、浸漬する液の種類をアセトンに変え
て、実施例１と同様なプロセスで乾燥ゲルを作成した。

この場合も亀裂の発生を１割以下に抑制できることが判
明した。

以上述べた如く、浸漬液の表面張力が水の表面張カフ２
ダイン／センチに比較して大巾に小さなアルコール（２
４ダイン／センチ）、アセトン（２３ダイン／センチ）
などの液を交換液として用いると乾燥後期段階での亀裂
の発生を著しく抑制することが可能となる。この目的に
かなう表面張力の小さな液としては有機溶媒が一応その
対象となる。浸漬用の液としては、浸漬後、浸漬液と粒
子間液の交換が可能なことが必要であシ、この目的には
粒子間液と混合する有機溶媒である必要がある。また、
ゲルの乾燥温度は通常室温から１０００前後であるので
、この温度範囲である程度の蒸発速度を有する溶媒が対
象となる。

粒子間液は通常水とアルコールの混合液であるので、上
記の条件にかなう浸漬液溶媒としてはメタノール、エタ
ノール、プロパツール、ブタノール、ジオキサン等のア
ルコール類やアセトン、ジメチルホルムアｔドなどがあ
るがこれに限定されない。

なお浸漬時間は通常１時間以上が望ましく、さらには５
時間以上がよシ幼果を有する。浸漬時間の限度は特にな
く、製造効率を考えて決定される。

なお浸漬温度は通常室温付近の温度で充分であるがこれ
に限定されない。

以上述べたように１本発明のゲル製造方法は、ゲルを安
定して作成する上で著しい効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタノール−水系の室温における表面張力を示
すグラフである。 代理人　弁理士　薄田利幸 Ｊ１ θ　　　２θ　　４ｏ　　　６０　　８θアルク一ル濃
度（モル。 」 ｌθＯ ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式５ｉ（ｏＲ）４（但しＲはアルキル基）。 で示されるシリコンアルコキシドの溶液を加水分解して
   所定形状のゲルとする工程゛、該ゲルを有機溶媒に浸漬
   する工程、有機溶媒に浸漬後のゲルを乾燥し乾燥ゲルと
   する工程、および該乾燥ゲルを焼結しガラス化する工程
   を有することを特徴とする光学ガラスの製造方法。 ２　前記シリコンアルコキシドの溶液が、透明石英ガラ
   スの屈折率を変化せしめる添加元素のアルコキシドを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学ガ
   ラスの製造方法。 λ　前記有機溶媒がメタノール、エタノール、プ０パノ
   ール、ブタノール、ジオキサン、アセトンもしくはジメ
   チルホルムアミドであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項もしくは第２項記載の光学ガラスの製造方法。 ４、前記有機溶媒に浸漬する時間が１時間以上であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項もしくは
   第３項記載の光学ガラスの製造方法。