JPS59131537A - 気相酸化法によるガラスまたはセラミック物品の製造方法 - Google Patents

気相酸化法によるガラスまたはセラミック物品の製造方法

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JPS59131537A JP58167653A JP16765383A JPS59131537A JP S59131537 A JPS59131537 A JP S59131537A JP 58167653 A JP58167653 A JP 58167653A JP 16765383 A JP16765383 A JP 16765383A JP S59131537 A JPS59131537 A JP S59131537A
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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】 相沈積およびそれに続く焼結によって高純度ガラス捷た
はセラミノ,りを形成する方法に関する。
ガラス光導波路のようなきわめて高純度のガラス製品の
製造における有利な商業的生産法として気相沈積法か用
いられている。この方法は,気化された反応物′(!−
1例えば沈積基体(マントレル)の近傍まだはガラス沈
積チューブ内のバーナーまだはプラズマ帯域のような酸
化領域に運び、その酸化領域において反応物を酸化して
前記マンドレルまたはチーーブ上に粒子状酸化物すなわ
ちスートケ形成し.最後に沈積されたスートを清澄なガ
ラスに変換する工程を含む。
かかる方法における反応物の気化特性はクリティカルで
ある。商業生産において、これら反応物は例えばシリコ
ン、燐、ゲルマニウムおよび硼素の・・ロゲン化物また
はオキシ・・ロゲン化物のような,特定の金属または半
金属の揮発性・・ロゲン化物寸たけ水化物である。、こ
れら化合物は、蒸気供給システム内で容易に維持できる
温度でかつ酸化領域において高純度の酸化物に変換され
る温度で高い蒸気圧を有する。ある事例.では、大気圧
において揮発性ハロゲン化物才たはオキシ・・ロゲン化
物の沸点温度以」]一の温度で動作するシステムが用い
られ2できた。
これら金属のその他の揮発性化合物として、有機金属化
合物も使用できることの示唆もなされてきたが、この提
案は光導波路製造分野においては商業的に採用されない
ものであっ/ζ。英国特許第2 0 7 1 6 4、
 4号明細書は、シラン1塩素および/またはアルキル
置換シラン、および珪酸塩エステルが,光導波路製造の
だめの蒸気供給システムで用し0られうることを示唆し
ているが、一般にかかる化合物は、不安定性、高反応性
および/または限定された蒸気圧等のためにあ才り用い
られなかった。
気相沈積法によるガラス光導波路の製造において、Mg
O 、 Na20 、 At205 、 CaO等の多
数の通常のガラス変性酸化物を用いることが望ましいこ
とは従来から確認されているか,気相沈積ガラス中にこ
れら酸化物を添加するだめの満足しうる方法は未だ開発
されていなかった。透明なガラスのだめの変性剤として
有用な主族金属および希土類金属の大部分は揮発性・・
ロゲン化物寸だは他の揮発性化合物の形態をとらず安定
な無機化合物の形態をとるものである。I〜たがって、
これら金属の酸化物か、ガラス光導波路における変性用
l・−ブ剤( dopant )  として潜在的有益
性を有しているにもかかわらず、これら酸化物を、気相
沈積ガラス中に高純度でかつその濃度が管理された状態
で1添加しうる有用な方法は未だ開発されていなかった
過去において,酸化物を気相沈積するだめの金属源とし
て金属アルキルを用いることも提案されたが、これらの
化合物は一般に危険な程不安定である。例えば、トリメ
チルアルミニウムAl(CH3)3およびジメチル亜鉛
Zn (CH3) 2は揮発性かつ反応性であるが、発
火性であシ、そのだめ貯蔵および使用がきわめて危険で
ある。
米国特許第3801294号明細書には、金属ハロゲン
化物を固体から直接に蒸発させることにより、主族の変
性剤を気相沈積ガラスに添加するという初期的な方法が
記載されている。しかしこの方法は、通常の蒸気圧を得
るにも蒸気供給システムを高温に保た々ければならない
欠点があり、かつギヤリアガス流に存在するドープ剤の
濃度制御が困難である。
米国特許第3883336号明細書には、所望の金属の
可溶塩を含む溶液を霧状にして醇化用火炎内に導いて酸
化物スートを生成することにより、主族の酸化物を気相
沈積ガラスに添加するという方法が提案されている。し
かしながら、溶剤を用いた気相沈積のだめに、この方法
では、空洞のない均質な混合酸化物ガラスまたはセラミ
ックに焼結しうる粒径分布を有する酸化物スートを得る
のは不可能である。さらに、この方法では、溶剤が製品
の潜在的汚染源にもなる。すなわち、粒状酸化物が含ま
れる点においても、純度が汚染される点においても、光
導波路ガラスには適さないものである。
米国特許第4141710号および第4173459号
明細書には、−所望の金属の熱分解可能な有機まだは無
機化合物を溶剤に溶かした溶液をベイトチューブまたは
坩堝の内面に供給する方法が示唆されている。この方法
は、気相酸化法というよシも熱分解法の1つであり、そ
のため光導波路ガラスの製造には適さない。このような
ホットサーフェス分解により生成した沈積物は、気相酸
化法によって生成されたスートと形態が著しく異なり、
層が厚い場合はひび割れおよびはがれが生じ易い。
したがって、かかる沈積物を無欠陥ガラスにすることは
きわめて困難である。このため、アセチルアセトン化合
物のような金属キレートを含む無機金属化合物および有
機金属化合物の熱分解法は。
ガラス7−ト上に薄い酸化膜を生成する場合(英国特許
第1454378号および英国特許第2033374号
A)、および金属メッキ(米国特許第3356527号
および米国特許第304.9797号)に用いられると
しても、この方法は、光導波路のようなバルクのガラス
製品の製造に際しては商業的に許容されないものである
よって本発明は、かかる製品に、望ましくない空洞ある
いは粒状酸化物包含のような組成的不連続性を伴なうこ
となしに、主族および希土類金属を添加しうる。ガラス
またはその他の純粋なセラミック製品の製造方法を提供
することを目的とする。
さらに本発明は、気相沈積ガラス中のドープ剤の濃度お
よび気相沈積生成物の高純度を良好に管理しつつ上記金
属の酸化物をドープ剤として添加しうるガラス光導波路
の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、気相酸化法によって生成する酸化物スートを
融合固化(consolidation )することに
より純粋なガラスおよびセラミック製品を製造する場合
の蒸気源として、主族および希土類の金属の中から選ば
れた気化可能なキレート化合物を用いることを包含する
。本発明においては、光導波路のような製品のだめの高
純度酸化物ガラス形成材およびガラス変性剤を沈積する
のに現在用いられている方法を踏襲する。この現在用い
られている方法においては、金属化合物は気化され力・
つ。
この化合物を気相反応によって微細なスートとするだめ
に蒸気の形態で酸化領域に運ばれる。現在用いられてい
る方法では、この酸化物スートは捕捉されかつ加熱によ
り融合固化されて、最終的には光導波路ファイバーのよ
うな製品となされる清澄なガラスを生成する。かかる気
相沈積法は、きわめて高純度のガラスまた(dセラミッ
ク製品、すなわち、全体で約0.01重量)Z−セント
を超えない量の金属不純物L7か含まない非晶質まだは
結晶よりなる製品の製造が可能力だめに有益である。
本発明における金属は、元素周期表のIa*Ib+11
a、  Ilb、 l1la、I[fb、IVa、■b
族および希土類から選ばれうる。これら金属は、常識的
な温度で蒸発しかつ固有の分圧において運ばれうる安定
な金属ギレート化合物として提供される。運ばれたギレ
ート蒸気は、反応領域において、気相反応によって微細
な酸化物スートに変換される。仁のスートは捕捉されか
つ融合固化されて清澄なガラスのような単一のまたはモ
ノリシックな製品となされるのに適した粒径と粒径分布
を有する。との方法で使用される金属キレ−)・化合物
は、金属β−−7ケトン化合物、すなわち、β−/ケト
ンとして知られるジケトンから生ずるβ−ジケトン化合
物の配位子(l igand )の1つ才だはそれ以上
を伴なった金属の錯化合物である。β−ジケトン錯化合
物はジケトン化合物の配位子のみでなく、金属ギレート
構造に対するアダクツ(adducts )として錯体
中に存在しつる付加的配位子をも包含しつる。
この群の中から選ばれた化合物は、常温常圧において液
体か捷たは固体である。これらは空気中における酸化に
対しては比較的安定であるが、分解温度より低い温度に
おいて107107l以上、しばしば100mJ(g以
上の蒸気圧を示す。これらの選ばれた化合物は、上記温
度において著しい分解を伴なうことなしに運搬に充分な
安定性を示す、が、酸化領域における酸素の存在により
、著しい気相反応を促進するだめのさらに高い温度への
力ロ熱を伴なって捷たは伴なうことなしに、直ちに気相
反応して高純度の金属酸化物を形成する。
これら化合物を用いることにより1主族および弄十類の
元素を、ギーヤリア溶剤を用いることなしに、実質的な
しかしながら管理可能な濃度をもって、蒸気の形で反応
領域に運ぶことができるため、清澄なガラスまだは微細
なセラミックに焼結するのに適した高純度の金属酸化物
の微細粒子が得られる。
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
本発明に従う気相酸化法によって沈積される酸化物は、
周期律表のIa、Ib、Ila、nb、lla。
mb、lVaおよびIVb族の中から選ばれた金属の酸
化物を含む。これら酸化物は、ガラスを形成しうる酸化
物、例えば酸化゛アルミニウムを含みつるが、特にガラ
ス形成システムにおいて中間物乃至変性剤として用いら
れる酸化物、例えばアルカリ金属およびアルカリ士金属
の酸化物である。上記族の中から選ばれた代表的な金属
基を挙げると下記の通りである。すなわち、Ia族 L
lおよびNa:lt)族 Cu ; Ia族−Be、 
Mg ;旧〕族Zn、 Cd、 I−Ig ; l1l
a族 At、 Ga : l1fb族 Sc。
Y:lVa族・・・Sn ; IVb族・・・Zrおよ
びHfである。
希汁類金属の酸化物もまた本発明に従う気相酸化θ、に
よ−口)で沈積されうる。光導波路カラスにおけるドー
プ剤として有利、に使用されうる赤土類金属の酸化物の
一例はCe O2であり、その微量によって、光導波路
の耐放射能損傷特性が向上する。
寸だ、溶融シリカよりなる光導波路におけるガラス変性
剤として用いられる他の希土類酸化物はLaおよびYb
である。
気相反応のための蒸気発生システムに用いるのに滴切な
、沈積される酸化物中に混合されるために選ばれる金属
化合物は、その化合物の分解温度より低いある温度でか
なりの蒸気圧を有していなければならない。この必要と
される蒸気圧は、沈積工程に必要な金属酸化物の濃度お
よび沈積速度に依存するが、この蒸気圧は、は〆、の微
量の化合物に必要な114(gから少なくとも]、Om
ml(g寸で、好1しくは沈積されたガラスの主たる中
間物あるいはカラス変性剤として用いられる化合物に必
要なl Q OmmHg tで分布されうる。
金属β−7ケトン化合物分子の構造は、弐[−R−CO
−CI−■−CO−R′丁−てあられされるβ−/ケト
ンの配位子パ・でよって囲せれた金属原子からなること
が知られている。ここでRおよびR′は1〜4個のカー
ボン原子を含む典型的なアルキル基あるいは弗化アルキ
ル基である。何れの金属であっても、そのβ−ジケトン
化合物の揮発陣はRおよびR′要素の性質に強く依存す
ることが知られている。
アセチルアセトン(2+4−ペンタンジオン)のような
置換されない低分子量のジケトンは、熱せられた基板上
に熱分解によって金属酸化物フィルムを被着するだめの
溶解可能な金属錯化合物を形成するために用いられてき
た。しかしながら、これら配位子を備えたβ−ジケトン
化合物は、一般に、その分解温度より低い温度において
は1本発明による気相酸化法によって主族の金属酸化物
を形成するだめの蒸気源として用いるのに充分な蒸気圧
を示さない。これに比し、β−ジケトンの配位子がより
高い代置(すなわち、少なくても約153)を有しかつ
特に弗化ジケトンから生成される金属β−ジケトン化合
物は、著しく高い蒸気圧を示すので、酸化物スートの気
相生成のだめに多量の金属含有蒸気を発生させるのに用
いられうる。弗素置換されだβ−ジケトン錯化合物の高
い揮発性は、弗素の高電気陰性度にもとづくキレート分
子中に働くファン・デル・ワースの力の作用によること
が理論づけられている(アール・イー・シーバース(R
,E、 5ievers )ほか、サイエンス、201
 (4352)217〜223頁)。弗素を含まない大
きな配位子にとっては、立体障害が要因となるようであ
る。
主族の金属あるいは希土類金属と錯化合物を形成して揮
発性金属キレートを構成するのに適した、弗化および高
分子量β−ジケトンの例が下記の表■に示されている。
表Iには、各化合物の名称、構造式、慣用名、略号およ
び沸点(特に断り書がない限り760mTLHgにおけ
る)が記載されている。
各略号(例えばHhfa )の接頭字「H」はジケト/
の形態における中性化合物をあられし、ジケトン化合物
陰イオンの形態はこの接頭字を除いた( hfa )−
であられされる。
高揮発性に対する実際の要求から、本発明においては、
主族および希土類の弗化β−ジケトン化合物を用いるこ
とにより、好址しい気相反応を達成することができ、特
に表Iの弗素化合物の配位子の1つ捷たけそれ以上を用
いることが望ましい。
β−ジケトン錯化合物における結合メカニズムはほとん
ど常に配位子の酸素原子を通じて行なわれ、ジケトンの
デプロトネーション (deprotonation )の後に陰イオンを生
じる。
よく知られているように、ジケトン化合物の陰イオンの
電荷は、上記の中央のカーボン原子におけるよりもむし
ろ実際には−Co −CH−Co−官能基のまわりで非
局在化がなされる。
β−ジク′トン錯化合物は通常例えばヘキサン、四塩化
炭素等の無極性有機溶剤に対し高い溶解度を示すが、ア
ルコールあるいは水にはあまり溶けない。これら錯化合
物の製法は文献に記載されている。例えば、アール・シ
ー・メーロトラ(R,C。
Mehrotra ) 、アール・ポーラ(R,Boh
ra )およびビー・ビー・ゴール(B、 P、 Ga
ur )による[金属β−ジケトン化合物およびその誘
導体J (Metalβ−Diketonates a
nd A11ied Derivatives )と題
し、1978年ニー−ヨークのアカデミツクブレス社か
ら発行された文献を参照されたい。
250°Cあるいはそれより低い温度で、顕著な分解を
伴なうことなしに、少なくとも約10mm、[(gの蒸
気圧を示し、従って金属酸化物を得る気相酸化法に基づ
く反応に対口適切な金属反応源になりうる特定な金属β
−ジケトン錯化合物の例が下記の表Hに示されている。
表■は、金属元素と、それらと錯化合物を形成するのに
適した配位子とを示しており、後者の配位子は上記表■
に記載された略号で示されている。
表   ■ 揮発性β−ジケトン錯化合物  lX Na           X Be   X    X Mg       X         XSc   
X        X Y           X         XCu
   X    X             XHf
                    XTi  
     X Zr       X Zn   X    X    X Cd       X AIXX             XGa   X 
   X Ce                    X僅か
な濃度の酸化物がスート生成物に添加される場合には、
  1.omm■−rgのような高い蒸気圧は必要とさ
れず、1.mmHgのような低い蒸気圧で充分な金属蒸
気濃度が得られる。このような事例として、光導波路用
/リカコアガラスにおける放射能による変色を抑圧する
微量なトープ剤としての酸化セリウムの添加があり、そ
の場合のCe 02の条度は01重量パーセント以上を
殆と必要としない。
Ce(tod)、+は希土類金属のβ−ノヶトン化合物
の一例であるか、前記した弗化β−7ケトン化合物のあ
るもののような高い蒸気圧は示さないとしても、気相酸
化法によって僅かな0度の酸化セリウムを発生させるた
めの適当な蒸気源を構成するためには充分な蒸気圧を示
す。勿論、添加物をトープする場合にCe(fodLの
ようなより高い蒸気圧の錯化合物を用いるのが有利であ
ることは言うまでもない。
多くの場合、特に錯化合物が配位的に飽オ[]せずかつ
溶剤が良好なIJ 、−イス塩基である場合、β−ジケ
トン錯化合物は調合に用いられる溶剤の分子と共にアダ
クツ(adducts )を形成する傾向がある。アダ
クツとなされたβ−ジケトン錯化合物はきわめて安定な
ものとなされ得、かつ有用な蒸気源を構成するのに充分
な安定性および揮発性を示しうる。β−ジケトン化合物
とアダクツを形成する化合物は、アンモニア、水、ピリ
ジン、ピリジル、フェナントロリン、テトラヒドロフラ
ン。
およびジメチルホルムアミドである。付加的配位子とし
ての錯化合物に対するこのような1律加により、金属に
対する6倍あるいはそれ以上の配位を実現する。
β−ジケトン錯化合物の気相酸化によって生成した酸化
物スートがその後に捕捉されかつ融合固化されてガラス
あるいはその他の製品を形成する本発明の方法はクリテ
ィカルなものではない。すなわちスートを適当な、マン
ドレル上に捕捉したり、スートを採集容器内に捕捉した
り、捕捉したスートを、マンドレル上でまだはマンドレ
ルから除去した状態で、あるいはゆるいスートを締固め
により成形した後に、焼結によって融合固化したり、捕
捉したスートを、融合固化に先立ってまたはその最中に
、水分、炭素または弗素のような非金属不純物を取除い
たりするような種々の方法を含む従来の如何なるスート
生成技術をも本質的に採用しうるものである。
以下に述べる実施例には、その特性に従って用意され、
かつ気相酸化法によるガラス形成のために適した高純度
酸化物の生成のだめの主族金属源として用いるのに適し
ていると判断されるβ−ジケトン化合物が記載されてい
る。
実施例1− At(hfa)3 アルミニウム(Illa族金属)のβ−ジケトン錯化合
物は、ヘキサフルオルアセチルアセトン(Hhfa)と
塩化アルミニウムとを反応させることによって得られる
。1.06グラムのAtCl3を10液に徐々に加える
が、その際に多量のHCt  を発生する。この反応混
合物を30分間還流し次いで熱い混合物をフリットフィ
ルタに通す。
清浄な濾液は冷却によって結晶化し、約5.21グラム
の白色結晶が生成する。この生成物を80℃における真
空昇華によって昇華し、氷で冷却された冷いトラップに
導く。
臭化カリウム中における生成物サンプルの赤外スペクト
ル測定によれば、文献に記載されたAt(hfa)3の
赤外スペクトルに一致する。この化合物は50°C以上
の温度で直ちに昇華し、約72〜74℃で融解し、12
5°Cにおいて約1007’imHgの蒸気圧を示す。
このことは、この化合物が、焼結可能の酸化物スートを
気相酸化反応工程によって生成するだめの適切なアルミ
ニウム含有蒸気源となりうろことを示している。
実施例2  Mg(hfa)2 11a族金属であるマグネシウムのβ−ジケトン錯化合
物は、  (Hhfa)を塩基性炭酸マグネシウムと反
応させることにより得られる。塩基性炭酸マグネシウム
すなわち4 Mg CO3・Mg (OR) 2 ・n
H20(n中6)のサンプル2.5グラムを100ミリ
リツトルのエーテルに窒素中で攪拌しながら懸濁する。
この懸濁液に(Hhfa)のサンプル10.41グラム
を加え、この混合物を2時間還流する。次にデカンテー
ション(decantation )および蒸発によっ
て、エーテルを固相から分離する。蒸発後に残留した白
色粉末はマグネ/ラム・ヘキサフルオルアセチルアセト
ン化合物のエーテル・水アダクツMg (hfa)2 
・1.5 Et20− H2Oである。この錯化合物は
225°Cで融解り、、165°Cで昇華によって気化
しうる。
Mg (h f a ) 2のテトラヒドロフラン(T
HF)アダクツを得るだめに、20ミリリツトルのTH
Fを上述のようにして生成されたエーテル・水アダクツ
に加えその溶液を18時間攪拌する。溶液の回転蒸発に
より、陽子核磁気共鳴試験によってMg(hfa)2・
4 THFであることが認識されうる白色粉末が残留す
る。乾燥した氷で冷却された冷いトラップを用いたこの
化合物の昇華により、アダクツMg(hfa)2・2T
HFが生成する。この化合物は約130°Cの融点を有
し160°Cで蒸発して、気相酸化法のだめのマグネシ
ウム含有蒸気を発生す実施例3−Na(tfmhd) I a 族金属であるナトリウムのβ−ジケトン錯11
S合物(・1.水酸化すトリウムを7つの鎖を含むβ−
7ケトンと反応させることにより得られる。、ぺし’ノ
ドにさ1Lだ408グラムのMail−(のザノブルを
分離漏斗内で50 ミ’) ’)ノトルの水に溶解し、
この溶液に1. 1.  ]−]トリノルオルー6−メ
ヂ11/−2、4−ヘプタンジオ7 (Htfmhd 
)よりなる/ケトンの200グラムを力[]える。この
混合物を15分間隔で周tυ]的に揺動し、次にエーテ
ルを加えてす)・リウム・β−ジケトン化合物を抽出す
る。この薄か色のニーデル抽出物を空気中で乾燥してN
a(tfmhd)と識別される薄黄色の固体を得る。こ
の化合物は融点(伐確定できないが約260°Cにおい
て熱分解して昇華する特徴を有する。
実施例4 − Ce(fod)、+ 希土類金属であるセリウムのβ−ジケトン錯化合物は、
窒化セリウムを6.6.7.7.8.8.8−′\ブタ
フルオル〜2,2−ジメチル−3,5−オクタンジオン
と反応させることにより得られる。
このβ=ジケ[・ン(Hfod)のヅンゾルの682グ
ラムを2モルのNI−(、OH水]J5ミリリットルに
加え、得られた白色沈澱物を分離して200ミリリット
ルの水と200ミリリットルのツタノールに溶解する。
この溶液を1ス1力4斗内に入れ、14ムの硝酸溶液を
滴下により加える。次(、・こ2モルのNH,、OHを
加えて61−IHを維持する。
得られた混合物を赤色油相と水相とに分離する。
分離され/ζ混合物を・室温において02中て約70時
間攪拌してCe ” ’のCe”への酸化を完成する。
次に200  ミllノトルのヘキサンを加え生成品を
含む有機層を水相から分離し、濾過しかつ回転蒸発器の
中で蒸発させて乾燥する。生成物は赤色油から結晶化し
、結晶の陽子核磁気共鳴試験によって、 (:6(fo
d)4に完全に酸化されたことがわかる。
昇華によって純化した後、得られだCe(fodL+は
約97°Cの沸点と200°C近傍の温度で約10mm
 Hg の蒸気圧を示した。このように高い蒸気圧を有
するだめ、この化合物は本発明による気相酸化法のため
の適切なCe含有蒸気源となりうる。
実施例5  Zn、(hfa)2 ・1−5THF以下
に述べるのは、ジャーナル オブインオーガニノク ニ
ュー−クリア ケミストリー (J。
Inorg、 Nucl、 Chem、 ) 28 (
1966年) 1.937〜1943頁においてチャト
ラージ(Chattoraj )ほかによって報告され
た方法であり、Zn(hfa)2の水アダクツはHhf
a を酸化亜鉛と反応させることによって得られる。す
なわち、10グラムのZ n Oと352ミリリツトル
のHhfaとを1還流冷却器、マグネチック攪拌器およ
び加熱マンテルを備えだフラスコに入れ、攪拌してZn
Oを分散させる。30ミリリツトルのH2Oをすべての
顕著な反応が終了するまで攪拌しながら加え、加熱によ
ってHhfaの還流を生じさせる。
次に30ミリリツトルの水と200ミリリツトルのエー
テルとを加え、この混合物を1時間還流する。冷却後、
余分のZnOを0・、ν過により取除き、エーテル層を
分離し、4^の分子/−ブを入れて乾燥し、濾過し、次
にエーテルを蒸発させて55グラムのZn (hfa)
2 ・2 H2Oを得る。
この生成物の10グラムを室温においてTHFに溶解し
、次に溶剤を蒸発させ、残留物を真空中150 ’Cの
温度で昇華させて乾燥した氷で冷された冷いトラップに
導く。赤外スペクトル分析、核磁気共鳴試験、熱重量分
析、元素分析および示差熱量試験によってこの化合物の
特性かわかる。この化合物は、化学式Zn(hfa)7
・2THFであられされる融点165°Cの物質である
ことかわかっている。この化合物は、温度165°Cを
約60時間保ったときわずかに分解するほどの卓越した
熱安定性を示す。
上記実施例2,4および5に記載されたZn(hfa)
2・2 THF 、 Mg(hfa)2 ・nTHFお
よびCe(fod)4を得る方法も、まだ化合物それ自
体も本発明の一部を構成するものではないが、これらに
関しては、ディピッド・エイ・トンブンン(David
 A、丁hompson4プデ)の発明による米国特許
出願第418061号および第418214号明細書に
記載されている。
第1図は、熱重量分析によって確認された上記実施例に
記載されたβ−ジケトン錯化合物の蒸発特性を示すグラ
フである。本図は、約25〜500°Cの加熱範囲の温
度の関数として、錯化合物サンプルの重量損失をプロッ
トしている。横軸は温度を、縦軸は重量損失をあられす
一般に、加熱されたサンプルの蒸発または昇華温度範囲
における曲線の急激な立下りは、蒸発が熱分解を伴なわ
ないで容易になされたことを示し、より高い温度での横
軸に平行々線は熱分解されるべき残留物がないことを示
している。もっとも望ましい蒸発特性はAt(hfa)
s、Zn(hfa)2 ・2THFおよびMg(hfa
)2 + 2 THFの曲線で、これらは100〜20
0℃の温度範囲で急速かつ完全な蒸発がなされることを
示している。これは、第6図を参照して後述するアダク
トされた錯化合物であるMg(Ma)2− PCl3の
特性とは対照的であり、Mg(hfa)2 ・PO2は
3’OO℃を超える温度においても著しい熱分解と不完
全な揮発がなされる。
第2図は、β−ジケトン錯化合物であるAt(hfa)
3およびMg(hfa)2 ・2 TH,Fにおいて、
温度を関数として蒸気圧をプロットしたものである。本
図は、これら2つの錯化合物が、100〜200℃の温
度範囲において少なくとも10〜100mmHgの範囲
の蒸気圧を有することを示している。
上述のようなβ−ジケトン化合物がり−−イス塩基と複
合してアダクトされた金属β−ジケトン化合物を形成し
た場合、揮発性に著しい変化を生じうる。かかる変化を
示すだめに、5つの異なるリーーイス塩基を伴なったM
g(hfa)2のアダクツが、少量の昇華したエーテル
・水アダクツMf(hfa)2−1.5 Et20− 
H20を6つのアダクツ、すなわちピリジン、CH3C
N、PCl3、ジオキサンおよびジメチルホルムアミド
(DMF)のそれぞれのジエチルエーテル溶液に加える
ことによって調合され、夜通し攪拌し、蒸発させて乾燥
し真空中で昇華して生成物を得た。各アダクツの揮発性
は熱重量分析によって評価された。
第ろ図は5つの異なるアダクツMg(hfa)2・xL
の熱重量分析曲線を示す。ここでLは1図示のように、
ピリジン(C5H5N) 、 CH3CN、 PCl3
.  ジオキサン(C4H802)またはDMF ((
CH3)2NCOH)である。アダクト分子内の配位子
りの比Xは確定され々かった。比較のためにMg (h
 f a ) 2・2 THFの曲線を併記した。CH
3CNおよびPCl3のアダクツは著しい分解を示すが
、その他のアダクツは狭い温度範囲内で完全に蒸発する
。しかし々がら、これらの蒸発温度は、用いられるアタ
ツクの特性に依存して著しく異なる。Mg(hfa)2
・2THFは試験された数々のアダクツのうちでもつと
も揮発性に富むことが判明した。
本発明における金属化合物は、比較的/J・さい粒径の
スートを生成するだめに、効率的な蒸発と気相供給によ
って充分な揮発がなされることが要求される。たとえば
、酸化物のスートの粘着性焼結によって空洞のないガラ
スを得るだめには、通常粒径が約01ミクロンを超えな
いことが望ましい。
次に述べる実施例は1選ばれた単一の!−−7ケ[・ン
化合物の気相酸化によって微細で均質な酸化物スートを
形成する方法を示している。
実施例6−γ−At203 前記実施例1において生成されたAt(hfa)3の適
量をガラス容器内に入れて約125°Cに熱することに
より液状に保つ。このAA(hfa)3液(この温度に
おいて約10 O7nmHgの蒸気圧を有する)中にヘ
リウムよりなるキャリアガスの?包を通し、これにより
Heガスが気化したAt(hfa)3を容器外に運ひ出
し、動作している火炎酸化ノく−ナーに供給管を通じて
導く。火炎酸化・く−ナーは米国特許第4125288
号明細書に記載されたものと同様で、反応蒸気流をバー
ナー面の中央吹出口を通じてバーナー炎中に導入するよ
うになされている。
At(hfa)3はバーナーのメタン・酸素炎中で気相
酸化されてγ−At20.スートを生成し、このスート
を試験のだめに集めた。第4図はγ−At203サンプ
ルの電子顕微鏡写真を示し、横線は0.1ミクロンの長
さを示している。
第4図から明らかなように、本発明に従ってAA(hf
a)3から生成したγ−At203は、きわめて小さい
((0,1ミクロン)球状粒子の形をしており、約0.
025〜0.05ミクロンの範囲の粒径を有する。この
ことは、このスートが、融合固化工程によって得られる
所望の組成を有するセラミックまたは空洞のないガラス
に添加可能であることを示している。
実施例7−MgO5i02ガラス 前記実施例3において生成されたMg (h f a 
)2・2THFの適量をガラス容器内に入れて約190
゜K熱することにより液状に保つ。この温度ではMg(
hfa)2 ・2 THFは約500 mmHgの蒸気
圧を有する。この液中ンこアルゴンよりなるキャリアガ
スの泡を約72cc1分の流量で通し、気化したMg(
hfa)7・2THFをキャリアガスに乗せて加熱され
た供給管を通じて上記実施例6で用いた形式の動作して
いるメタン・酸素バーナーに導く。
適量のSiC/:4を35℃の温度に保ち(この温度テ
S+ ct4ば530mmHgの蒸気圧を有する)、ア
ルゴンの泡を576cc/分の流量で通して第2の反応
流を生成し、これを第2の供給管を通じて前記バーナー
に導き、 Mg(hfa)2 ・2 THFを乗せた前
記第1の反応流と合流させる。合流した反応流を3.5
リットル/分の流量の天然ガス(メタン)と3.4リッ
トル/分の流量の酸素との燃焼で生成した火炎の中に導
く。
5ICt4およびMg (hfa )2−2 THFよ
りなる反応物質は火炎中で気相酸化されて、それぞれ微
細に分離した酸化物スートの形態を有するS]02およ
びMgOを生成する。このスート混合物を試験のために
アルミナ製マンドレル上に集め、分析および後処理を行
なった。
集めたスートの分析によって、1.21%のMgOと残
余の8102とよりなるスート混合物がマンドレル上に
沈積したことが確認された。このスート混合物をスート
焼結用のガス・酸素炎によって加熱して融合固化し、約
1.460の屈折率を有する清澄なMgO5t02ガラ
スを得た。
Mg(−hfa)7 ・2 THF中に通されるアルゴ
ンよりなるギヤリアガスの流量を72’0cc1分に増
加したことを除き、上記実施例7と同様のガラス形成工
程を反得し7た。これにより、反応流の気相酸化から生
じたスート混合物は774重量係のMgOと残余のS 
iO2とよりなるものそあった。このスート混合物を実
施例7のガス・酸素炎中で焼結し。
緻密かつ実質的に空洞のないMgO5i02オパールガ
ラスを得た。
気相酸化法のだめの主族金属源としてβ−ノケトン錯化
合物を使用する際には、これら錯化合物が蒸気発生温度
において反応し、その望せしい蒸発特性および安定性に
影響を与えうろことを認識しなければならない。錯化合
物の揮発性を減退させる可能性があると考えられる反応
は、β−ジケトンの配位子におけるハロゲンの酸素原子
に対する求電子置換、β−ジケトン化合物分子と特定の
塩基との複合((よるアダクツ形成、/タージケトンの
配位子がハロゲン化物によって置換される置換反応、お
よび配位子が種々の金属錯化合物の中で集められて新ら
しい低揮発性錯化合物を生じる再分布反応等である。
これらの反応を回避するためには、各反応蒸気が別個に
酸化領域に運ばれて最後に混合されかつ気相酸化がなさ
れるように蒸気発生/ステムを構成する必要かある。
なお、以上の記載においては1例えば光導波路ファイバ
ーを製造する場合に適用しうる光学的に清澄なカラスの
形成法について述へられているが、本発明による方法は
、酸化物スーI・の部分的・焼結が融合固化工程で許容
される多孔質カラスおよびセラミックを含む他の高純度
でラミック製品例えばオパールガラス、半結晶ガラスま
た(、1結晶セラミツクの製造にも適用できる。さら、
:て、例えば敵化物スートを、必要に応じて、融合同化
に先立って所望の形状を有するプリフォームに形成する
ことも可能である。このプリフォーム形成は、例えばス
ートを適当な溶液内に分散し、次にこの分散物質を型に
入れて成形することによってなされうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に適用されるβ−ジケトン化合物の熱重
量分析曲線図、第2図は本発明に適用されるβ−ジケト
ン化合物の蒸気圧特性、第6図はアダクツとなされたβ
−ジケトン化合物の揮発性がアダクツの種類により変化
することを示す熱重量分析曲線図、第4図は本発明によ
って得られた金属酸化物スートの電子顕微鏡写真である
。 特許出願人  コーニング グラス ワークス代理人 
弁理士 山元俊仁 3、Mg(hfa)2・2THF Fig、 / 温L (OK−’ x +o3) Fig、 2 F々、3 Fig、 4 1〜 アメリカ合衆国ニューヨーク州 ビッグ・フラッフ・カーディナ ル・レーン741 72・発 明 者 デビット・アレン・トンプソンアメ
リカ合衆国ニューヨーク州 ホースヘツズ・ストーニイブル ツク・ドライブ1259 手続補正書(方式) 1)自オ[j)9イfヨ2月 j○Ei特tiQ”庁長
官 若 杉 和 夫 殿1事件の表示 昭和58年特許順第167653弓 2発明の名称  気相酸化法・′でよるカラス丘たはセ
ラミック物渭−の製、告方、去 ;3’t’l+]止金する者 事件との1■係 二持豹出:畑人 名称   コーニンククラス −クーンズ、1代 理 
人 5補正品令の口付 昭和59年1月3]E16補正の対
象  明細書中、1名[ll’l ON“j単な説明の
欄7補正の内容 明細書中、第38@8行目の[−電子類(D鏡写真ゴを
「粒子構造を示す電子顕微鏡写真」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、気化された複数の化合物を酸化して粒子状酸化物ス
    ートを生成し、このスートを捕捉しかつ焼結によって融
    合固、化して、単一の物品を形成するようになされた気
    相酸化法によるガラスまだはセラミックの製造方法にお
    いて、 前記複数の化合物のうちの少なくとも1つは、元素周期
    表のIa、Ib、Ila、Ilb、l1fa、l1lb
    、lVa、■b族および希土類元素の中から選ばれた1
    つの金属のβ−ジケトン錯化合物であることを特徴とす
    る。気相酸化法によるガラスまだはセラミックの製造方
    法。 2、選択された複数の金属化合物を気化し、その蒸気を
    酸化領域に運び、この酸化領域において前記蒸気を酸化
    して金属酸化物のスートを生成し、このスートを捕捉し
    かつ融合固化して清澄なガラスを形成し、このガラスを
    延伸して光導波路ファイバーを形成するようになされだ
    光導波路ファイバーの製造方法において、 前記複数の金属化合物のうちの少なくとも]つは1元素
    周期表のIa、Ib、Ila、  nb、 ll1a。 ll1b、IVa、IVb族および希土類元素の中から
    選ばれた1つの金属のβ−ジケトン錯化合物であること
    を特徴とする、気相酸化法による先導波路ファイバーの
    製造方法。 3、特許請求の範囲第1項まだは第2項に記載された方
    法において、前記金属は、Li、Na、Ee、Mgt 
    Set Yt Cu、Hf%Zr、’ri、Zn。 Cd、A4.Ga、TlおよびCe からなる群の中か
    ら選ばれ、前記β−ジケトン錯化合物は250’Cを超
    えない温度において少なくともLOmmHgの蒸気圧を
    有していることを特徴とする前記方法。 4、特許請求の範囲第3項に記載された方法において、
    前記β−ジケトン錯化合物は、少なくとも153の代置
    を有するβ−ジケトン化合物の配位子を含んでいること
    を特徴とする前記方法。 5、特許請求の範囲第4項に記載された方法において、
    前記β−ジケトン化合物の配位子は、弗化β−ジケトン
    から誘導されたものであること全特徴とする前記方法。 6、特許請求の範囲第4項に記載された方法において、
    前記β−ジケトン化合物の配位子は、(tfa)、(h
    fa )、(thd)、(dfhd) 、  (jod
    )および(fod)の配位子からなる群の中から選ばれ
    たものであることを特徴とする前記方法。 7、特許請求の範囲第4項に記載された方法において、
    前記β−ジケトン錯化合物は、少なくとも1つのリーイ
    ース塩基が伺加されたものであることを特徴どする前記
    方法。 8、%許請求の範囲第6項に記載された方法において、
    前記リュイース塩基はテトラヒドロフランであることを
    特徴とする前記方法。 9、特許請求の範囲第3項に記載された方法において、
    前記粒子状金属酸化物スートが回転するマンドレル」二
    に捕捉されることを特徴とする前記方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載された方法において
    、前記捕捉されたスートは、融合固化工程に先立ってま
    たはその最中に、水分、炭素および弗素等の不純物のう
    ちの少なくとも1つ以上を取除かれるととを特徴とする
    前記方法。
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