JPS6021931B2 - tempered glass products - Google Patents

tempered glass products

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JPS6021931B2
JPS6021931B2 JP51029759A JP2975976A JPS6021931B2 JP S6021931 B2 JPS6021931 B2 JP S6021931B2 JP 51029759 A JP51029759 A JP 51029759A JP 2975976 A JP2975976 A JP 2975976A JP S6021931 B2 JPS6021931 B2 JP S6021931B2
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、熱的衝撃が通常のまたはセラミックスを破
壊するような場合、または温度とかわりなく高強度が必
要な場合に使用し得る新規ガラス物質およびその製造方
法に関する。 この明細書内でガラスとは、完全に透明なガラスまたは
一部不透明なガラス(例えばセラミックス)両方を包含
する意味である。セラミックスは、その製造のし易さお
よび比較的低コストである点から、長い間有用な物質と
みなされてきた。 しかし、最も重要な2つの欠点は、熱的衝撃に堪えられ
ないことおよび比較的低強度であることである。このこ
とは、調理用品、ストーブの蓋、レーダードーム、風防
ガラス、窓、パイプやチューブのような容器、およびイ
乙学物質等品の高温操作用の貯槽または反応槽のような
多くの構造材料としての用途を制限している。熱的衝撃
に対する欠点を解消するための一般的な方法は、低い熱
膨張率を有するセラミックスを使用または開発するもの
であった。現在、3つの実現可能な道がある。‘11純
粋な熔融石英の使用 ■ ビコル(Vecor)注の使用
The present invention relates to a new glass material and a method for producing the same which can be used in cases where thermal shock would destroy conventional or ceramic materials or where high strength irrespective of temperature is required. In this specification, glass is meant to include both fully transparent glass and partially opaque glass (eg, ceramics). Ceramics have long been considered useful materials because of their ease of manufacture and relatively low cost. However, the two most important drawbacks are the inability to withstand thermal shock and the relatively low strength. This applies to many structural materials such as cooking utensils, stove lids, radar domes, windshields, windows, containers such as pipes and tubes, and storage or reaction vessels for high temperature operation of chemical substances. This limits its use as a A common approach to overcome the drawbacks to thermal shock has been to use or develop ceramics with low coefficients of thermal expansion. There are currently three viable paths. '11 Use of pure fused silica■ Use of Vecor Note

【3} ガラスーセラミツクスの使用 注・コーニングガラス社(ComingGlassCo
.)登録商標3番目の道は強度を増加させるのに適して
いる。 上記の3つの道にはそれぞれ欠点がある。 最初の2つは多くの用途には用いられていないような劣
った破壊係数を有している。3番目の道(ガラスーセラ
ミツクス)は、すべて所望の熱強度特性を有しているが
、かなり複雑な製造工程に依るため、比較的高コストと
なってしまう。 この発明の主たる目的は、所望の熱強度特性を有する新
規ガラス物質およびそれを経済的に製造する方法を提供
することである。 所望の特性は次の通りである。 〔1} ビコル、熔融シリカ、パィレツクス(Pyre
x)注および他の多くのガラス物質より高い破壊係数‘
2} パィレックスより小さい低い熱膨張率【3ー セ
ラミツクスやパイレツクスのようなガラスより優れた高
温特性■ 透明、不透明またはさまざまな色を有する形
に製造し得る制御可能な外観(5’比較的低コストの製
造技術に適用し得ること【6} 高い強度/重量比、イ
C学的不活性および高い使用温度が必要な、調理用品、
ストーブの蓋、レーダードーム、貯槽、パイプ等に使用
し得ること注・パイレツクス(Pyrex)はコーニン
グガラス社の登録商標高シリカ含量(そのため低い熱膨
張率)のガラスを低コストで製造する方法はフードら(
日m幻etal)によって最初に開発された。 これは米国特許第2106744号および第22150
36号に示されている。この方法では、所望の形に成形
され得る棚珪酸ナトリウムガラスは、蓮通微機造をもっ
て相分離し得るように熱処理される。アルカリ棚酸塩相
はイオン性であってHCIのような酸に溶解する。一方
、他相は主として少量の&03を含有する共有結合シー
J力からなり、HCIに溶解しない。そのため、アルカ
リ側酸塩相は酸によるリーチングによって取り除かれ、
あとにはシリカ分に富む骨格が残る。フードの方法では
、このシリカ骨格をガラス転移温度Tg(約950午0
)付近の温度に加熱することによって気泡破壊し、高シ
リカ含量の、良好な化学耐久性を有する、高温での使用
に通した、低膨張率の均一ガラスを得るものである。既
に本発明者らは、相分離し得るガラスが気孔体質に転換
し得ることを見出している。この気孔.質物質に改質成
分を加え、気泡破壊して固体ガラス体とすることによっ
て、気孔質体を1つの断面軸において均一または不均一
の組成物断面を有する固体ガラス体に転換することがで
きる。このような組成物敢質成分を加える方法を、本発
明者らは分子充填(molecularstuffin
g)と呼んでいる。本発明者らは、そのような方法が相
分離したガラスのりーチングにより生成された気孔質マ
トリックスの充填に適用し得るだけでなく、少なくとも
1つのガラス網目形成物質からなるマトリックスを有す
る他の内部達通気孔質構造にも適用し得るものであるこ
とを見出した。 相分離法以外の内部蓮通気孔質構造を形成する公知の方
法は、化学蒸気沈積法である。このような方法は米国特
許第2272342号および第232605y号に記載
されている。特に、米国特許第3859073号は、気
孔質体の形成およびそれのドパントによる後続の含浸工
程を示している。この発明では、分子充填は、縦断面に
順番に熱−強度特性の上昇を与える、ガラスの厚さを横
切る組成分布を導入することによって、ガラス物質の強
度を改良するために用いられる。 以下、この明細書では、ガラス物質の耐熱衝撃性と機械
強度を増強するように考えられたそのような組成分布を
「強化分布」と呼ぶこととする。この発明によって、ガ
ラス物質内に強化分布を作るための方法として以下に示
す3つがある。 1 この発明を用いた最初の方法(以下Tg法と呼ぶ)
では、ガラス転移温度Tgの分布を作るものである。 そのような組成物分布を図式的に第1図に示す。図中、
Bは分子充填によりド−ピングされたシリカ相であり、
Aはドーピングされていない比較的純粋なシリカ相であ
る。多くの網目横造改質剤は、純粋シリカ中に溶解した
時にガラス転移温度Tgを下げる働きをする。比較的純
粋なシリカ域Aとドーピングされたシリカ域BとのTg
違いは、熱膨張により決定されるので、第2図に示す2
つの組成物の体積−温度曲線にいくらか影響を与えてい
る。(実際にガラスA中に存在する少量の珍03は、極
めて純粋なシリカのTg^以上で観察される負の膨張城
を抑えるに充分である。そのため以下、ガラスAをドー
ピングされたガラスBと比較したときにのみ、純シリカ
と呼ぶ。)第2図に示すように、第1図の物質が液体状
態から冷却されたとき、表面部の純シリカ組成分Aはガ
ラス転移点T&を通過して固くなり、熱膨張係が大きく
減少する。 しかし、内部のドーピングされたシリカ組成分BはTg
Bの温度まで液状の膨張係数により収縮し続け、T鞍に
おいて低い熱膨張係数の固いガラスとなる。温度範囲[
軟ないしT軸において、表面と内部との膨張差は、表面
を圧縮応力の下に置く効果を有している。この圧縮応力
は表面が破壊に至る前に解消しなければならない。この
ようにして、シリカの分子充填により得られたTg分布
はシリカ表面の強化をもたらすのである。2 この発明
を用いた第2の方法(以下膨張係数法と呼ぶ)では、膨
張係数の分布を作るものである。 第1図の部分Bのドパントはガラス転移温度Tgを変化
させないが、ガラスの膨張係数を変化させる、すなわち
、試料をガラス転移温度から室温にまで冷却すると、部
分BはAより大きく収縮し、Aに圧縮応力をもたらす。 この応力は試料の破壊係数を増加させるであろう。(第
3図参照)3 この発明を用いた第3の方法(以下混合
法と呼ぶ)ではでは、Tgの分布と膨張係数の分布を同
時に作るものである。 従って、混合法は、上記2つの方法の組合せである。こ
の発明の分子充填強化法は、イオン交換による化学調質
(chemicaltempering)とある類似性
を有しているが、しかし大きな違いがある。化学調質法
では、イオン交換が生ずるにつれ、同時に濃度分布と圧
縮応力分布が出来てしまう。また不運なことに、この方
法では、粘性流による表面応力の解消速度が結果として
拡散による応力の生成速度を越えてしまうという事実に
より、強化された表面層の厚さが制限されている。これ
は圧縮応力域の厚さを制限しており、その結果、化学調
質されたセラミックスは引つかききずを生じ易い。分子
充填においては、濃度分布と表面応力は別々の工程で導
入される。そのため、厚い表面層を製造する上での障害
はない。このことにより、深い引つかききずを受けたと
きですら、ガラスの強度は保持される。この発明を用い
て、ガラス製品の強度を増強することに加えて、外観を
制御することができる。 例えば、もし固化温度(後に説明する)で容易に溶解し
ないドパントが添加されるならば、ミルク色または乳白
色の外観の試料が得られるであろう。このようなドパン
トは、アルミニウム、アルカリ士類金属、チタン、クロ
ム、ジルコニウムおよび亜鉛の酸化物のような溶解し‘
こくい酸化物である。もし色を望むならば、遷移金属ま
たは希士類金属のイオンを用いることができる。 例えば、酸化条件の下で、銅および鉄は試料をそれぞれ
青および褐色または黄色にする。また還元条件の下では
、銅および鉄は試料をそれぞれ赤および緑にする。一般
に、コバルトは試料を青にし、ネオジムは紫色にする。
鰹色の外観を得るためには、自由電子を与える元素を用
いることができよう。 これらは、例えばゲルマニウム、スズ、鉛およびビスマ
スであり、すべて還元雰囲気で用いられる。加えて、貴
金属のコロイド状金属沈積物の存在は、さまざまな煙色
の色合いを作るであろう。この発明のガラス製品を形成
するためのどの方法においても、気孔質マトリックスの
形成は、価値を付与する工程を構成しているが、この段
階後の損失(例えば破壊)は、大型の実操業における経
済的収率を減少させるであろう。 また亀裂の発生や気泡破壊された最終製品内の泡のよう
な光散乱性中央部の出現などによる破壊から生ずる損失
をもたらす要因をさがすことは困難であった。 収量の増加と満足すべき確かな屈折率の制御を得るため
に、ここで本発明者らは、いまだ示されていない特別の
方式および順序で操作することが必要である、これまで
の段階の方法を改良したのである。 収量に関して言うと、通常のガラス製品の製造における
ように、方法の変更は必ずしも欠点のない製品をもたら
さず、またそのような製品がすべて後続の工程まで壊れ
ずに残ることを保障するものでもないのである。 収量の増加は、本発明者らが、ガラス樟または他のガラ
ス製品が後続の工程まで壊れずに残る統計的なチャンス
を改良する手段を見出したことを意味する。しかし、こ
のことは、統計的にみるとこの発明の基本的な工程すべ
てを採用したときですら、受容し得る生成物が常に得ら
れることは保障できないことを意味している。既に指摘
したように、改良点は収量に関してのみでなく、所望の
屈折率分布が確実にしかも満足すべき程度に得られるこ
とにもあるのである。このことは主として次のような発
見に基づくものである。即ち、最上の結果を得るために
は、気孔内への固体物質の沈積工程は溶媒の蒸発を含ま
ない方法により実施されること、および後続の加熱工程
により気孔から溶媒が除去されるよう製品の温度を上昇
させることが基本的であり、もし必要ならば、沈積物は
所望の屈折率分布が達成されるように調節されるべきで
あろう。本発明らはまた「ある特定のドパントは満足す
べき製品を達成すると同時に、その物理特性の故に特に
有利な結果を与えることを見出した。 また、もし充填される気孔質製品がガラスの相分離およ
びリーチングにより作られるならば、ガラス棒の加工時
の損失を減らすために特別の注意をはらった方がよい。
本発明者らは、製品の亀裂は次に示す事項の1つL久上
から生ずることを見出した。‘aー 不正確なガラス組
成 【b’相分離のための不正確な熱処理条件‘c’不正確
なりーチング手瓶 ガラス組成物の選択のし方、および気孔質マトリックス
の形成時やその後の充填および乾燥時に生ずる亀裂によ
る損失を減少させるような操作条件の選択のし方の指針
が以下に示されている。 この発明は、蓮通気孔を有する気孔費マトリックスに強
度改質成分(以後ドパントと呼ぶ)を加えることによっ
て、その寸法の関数としてガラス製品に所望の強化分布
を生ぜしめる方法に関するものである。この方法は、気
孔質マトリックスをドパントの溶液に浸糟する工程、ド
パントをマトリックス内で分離する工程、マトリックス
から溶媒(必要ならば、および分解生成物)を除去する
工程および気孔質マトリックスを潰してむくの形態にす
る工程から構成されており、特にこの方法の特徴は、1
部またはすべてのドパントが溶媒の蒸発を含まない方法
により沈覆させられ、溶媒の除去は次積が実質的に生ず
るまで開始されず、また溶媒(必要ならば、および分解
生成物)を除去するための熱供給速度は、ガラス製品内
の所望の強化分布を達成および/または保持するよう調
節されていることにある。特定の強化分布を得るための
一連の工程のアウトラインを以下に示す。 工程は蓬通孔を有する気孔質製品からすべてが出発して
いる。即ち、その工程は次の通りである。 ‘1’ドパントは非蒸発性工程により気孔内に沈覆され
る。 この沈積は【a’温度を下げることによって溶媒中のド
パントまたはドパント化合物の溶解度をドパントまたは
ドパント化合物が沈積するに充分な程度減少させる熱的
沈積と【b’次積点まで溶液のpHを変化させること、
ドパントまたはドパント化合物が少ししか溶解しない溶
媒と元の溶媒とを置換すること、またはドパントまたは
ドパント化合物と反応して溶解性の少ないドパント種を
形成する化学物質に導入することのような化学的沈積と
を含んでいる。今後、溶媒なる語は、ある段階では気孔
を満たす液体である化学物種を示すのに使用される。■
最終的な溶媒の除去は、沈積がほぼ完了した後にのみ
開始される。 ‘3’ 溶媒(必要ならば分解生成物)を除去するため
に熱が供給される速度は、ガラス製品内の所望の強化分
布を達成および/または保持するように調節される。 階段状分布(第4a図参照)と連続分布(第4b図参照
)とを生ずるに適した工程および工程群のアウトライン
を以下に示す。 工程は気孔質製品から出発しており〈ドパントまたはド
パント化合物の熱的次積を用いている。階段分布‘1}
‘aー 気孔質マトリックスをドパントまたはドパント
化合物の溶液に浸潰する工程。 {b} 温度降下によりドパントを沈積する工程。 ‘c} ドパントのための溶媒に浸潰し、ドパントを部
分的に再溶解してマトリックスから拡散させる工程。(
製品の外表面近くに沈糠したドパントのみがこの工程で
除去される。)‘d} 溶媒を蒸発させる工程。 ‘e} 気孔が潰れる温度に加熱する工程。 または、■ {a} 気孔質マトリックスをドパントま
たはドパント化合物の溶液に浸贋する工程。 ‘b} 温度降下によりドパントを枕鏡する工程。 ‘c’気孔質のガラス棒を部分的に乾燥する工程。‘d
} ドパントのための溶媒に浸糟し、ドパントを部分的
に再溶解してマトリックスから拡散させる工程。 (製品の外表面近くに沈積したドパントのみがこの工程
で除去される。)【e} 溶媒を蒸発させる工程。 ‘f} 気孔が潰れる温度に加熱する工程。 連続分布(a} 気孔費マトリックスをドパントまたは
ドパント化合物の溶液に浸債する工程。 【b} 気孔内へのドパントの充填が生ずる温度とほぼ
等しい温度で、ドパントのための溶媒に浸潰する工程。 製品はあらかじめ計算された時間、溶媒中に残留してい
る。‘c’ドパント濃度を変化させて工程Bを繰り返す
ことにより、製品中に所望のドパント分布を作るように
拡散の時間経歴を制御することができる。 【d’温度降下により気孔内にドパントを次積する工程
。 【eー 溶媒を蒸発させる工程。 {f} 気孔が潰れる温度に加熱する工程。 以上示したように、ドパントとしては、ある温度で気孔
内にドパントの溶液を拡散させ、次いで単に温度を下げ
て汝積させることにより、気孔内の所望のドパント濃度
を達成し得るような溶解特性を有する物質を用いること
が好ましい。そのような方法は熱的汝積に関するもので
ある。この方法を採用してもよいが他の方法を採用する
事もできる。そのため、この発明は、出発物質として、
溶液温度を下げることによって強度修正成分が溶液から
分離されるような適切な気孔質マトリックスを用いて、
所望の強化分布を有するガラス製品を製造する方法を含
むものである。熱的枕鏡手段以外の方法として、温度降
下によらずに化学的手段により溶質を沈横させる方法が
ある。 この方法では、溶解度を減少させて溶質を沈積させるた
めに、共通イオン効果が用いられる(例えばCsN03
の水への溶解度は1規定のHN03の存在下で減少する
。)。溶解度の減少は溶媒の交換によっても行なうこと
ができ、こうして溶媒の蒸発を含まない方法で沈積させ
ることができる。これらの方法は、ドパントと反応する
かまたはpHの適切な変化を生ぜしめる適切な沈殿剤の
添加を含んでいる。また、熱的沈積および化学的沈積手
段両方の工程を組合わせた方法を用いることもできる。
この方法は、一種以上のドパントまたはドパント化合物
が気孔内に導入されている場合に特に有用である。この
発明では、単独の次債手段として溶媒の蒸発を含むどの
ような沈頭手段をも避けている。それは、そのような方
法では一貫した結果が得られないからである。直接蒸発
させる方法では、溶液は製品の表面から蒸発して、ドパ
ントを表面から内部に移動せしめる。 また、製品の底部にドパントを推積させる、重力による
垂直移動法もある。これらの効果はともに好ましからぬ
分布を作る傾向にある。初期強化分布を破壊することま
たは蓮通気孔構造に損傷を与えるとを避けるために、加
熱速度を調整することが基本的である。無きずの構造を
破壊するに充分な圧力を作ることは、制御せずに蒸気ま
たは気体を発生させることによって可能である。そのた
め、大量の蒸気が発生し易い沸点に溶媒の温度を到達さ
せることを避ける方が良い。さまざまの加熱範囲および
所望の結果に到達するための加熱の制御法を以下に示す
。溶媒除去法工程の制御は、類さずの気孔構造の破壊を
避けるために必要である。即ち、鍵とうさせない方法に
よって、室温またはそれ以下の温度で溶媒の除去を開始
させ、また、或る閉ざされた空間内において、過剰に早
い溶媒蒸気の発生を生ぜしめる温度の急激な変化を避け
るなどの用心をする必要がある。溶媒が水である場合の
通常の溶媒除去法は、製品を約2〆0で約2独特間デシ
ケーター内に置くこと、または0℃より少し高い温度(
例えば4℃)で約4時間製品を真空内に置き、次いで温
度を上げることである。また或る場合には、加熱前に生
じた特定の結果の続行を保障するのに充分な時間、或る
特定の温度範囲内に製品が留まるように、極めて低い値
に加熱速度を維持または減少させることが必要であるこ
とがわかった。他の点においては、ある温度から他の温
度例えば、溶媒の除去が完了し気孔が潰れる温度に急速
に移行させるのが好ましいであろう。後にこの明細書に
おいて、水溶液系の場合の指針が示されるが、それは、
有機溶媒や他の非水溶液系またはそのような系の混合物
が用いられた場合にも等しく適用され得るものがある。
次に示す基準は、大群の強度修正成分の中から適切なド
パントを選択するために採用することができる。 {a’ドパントは、充填後の後続の工程に悪影響を与え
ないような適切な濃度で溶媒中に溶解するものでなけれ
ばならない。 (bー ドパントは、沈漬物として、または後に熱によ
り生じた分解物としてマトリックスと合体し得るもので
なければならない。 {c} ドパントは、気孔が潰れる前にマトリックスか
ら失なわれてしまうように物理的または化学的状態が変
化するものであってはならない。 脚 高強度に対しては、次の追加の条件が適用される。
‘11 強化分布を作るためにTg法を採用するとき、
ドパントは気孔費マトリックスのガラス転移温度を減少
させるものでなければならない。 【21 強化分布を作るために膨張係数法を採用すると
き、ドパントは気孔質マトリックスの膨張係数を増加さ
せるものでなければならない。【3’強化分布を作るた
めに混合法を採用するとき、ドパントはTgを減少させ
ると同時に膨張係数を増加させるものでなければならな
い。 この発明では高い光の透過は必要でないので、多くの元
素の化合物がドパントとして使用し得る。例えばTg分
布を作るためのドパントの選択は限界性はない。2つの
有用なドパントはNも○と&03であり、これらはそれ
ぞれマトリックスのTgを80℃および4ぴ○低下させ
る。 Tg分布を作るために使用し得る他のドパントとしては
、リチウム、カリウム、棚素、燐、ゲルマニウムまたは
枇素の酸化物、または塩化物、珪酸塩、棚酸塩、燐酸塩
またはゲルマニウム酸塩のような塩があるが、これらに
限定されるものではない。マトリックスの熱温度張を増
加させるために用いる事ができる多くのドパントがある
。 例えば、酸化セシウムは1モル%あたり0.76のマト
リックスの膨張係数を増加させる。使用可能な他のドパ
ントとして、バリウム、鉛、タリウム、ビスマス、トリ
ウムおよびウラニウムのような重金属元素の酸化物また
は塩があるが、これらに限定されるものではない。加え
て、ルビジウム、ストロンチウム、アンチモンおよびス
ズのような元素の酸化物または塩を使用することもでき
る。上記の基準を満足している限り、他のドパントおよ
びドパントの化合物を用いることもできる。 ドパント元素の組合せすべてをあげることは不可能であ
るが、しかし、与えられた指針に基いた有用な組合せの
そのような選択は従釆実施された基準内にあるものと考
えられる。溶媒を選択する際には、次のことを考慮する
ことが必要である。 ‘a} 気孔質マトリックスに損傷を与えない溶媒。 【b} 他の溶媒との置換、蒸発、または酸化(または
化学的に活性な雰囲気との高温反応)により伴なわれる
熱分解によってほとんど除去され得る溶媒。‘c} 分
子充填(moleculars山ffing)により実
行された気孔内のドパントを所望のレベルとするよう、
ドパント化合物またはドパント化合物またはドパント化
合物の組み合せを充分熔解し得る溶媒。 ‘d} 熱的沈積法を用いる場合にはドパント溶液は、
冷却されたときに気孔内にドパントを次積させるに充分
高度の溶解度の温度依存性を有しているような溶媒。 【e’溶媒置換法により枕覆させるために用いる時、そ
の方法により必要とされる特別の溶解特性を有している
ような溶媒。 ‘f’経済的にみて低コストであり、また高速で乾燥し
得る溶媒。 溶媒の組合せすべてを試験することは不可能であるが、
しかし、水、アルコール、ケント、エーテル、これらの
混合物および塩の溶液は、上記溶媒の選択基準に充分適
合して使用し得ることがわかつた。 一般に、容易さおよび便利さの故に、またド−ピング後
の溶媒除去工程の最初の段階は室温かまたはそれ以下で
実施する方がよく、そのため通常、気孔が充填された製
品を冷却する必要があるので、熱的沈積法を採用する方
がよい。 使用されるドパントは水熔性であるのが好ましく、また
、物質が100qoのオーダーの温度において極めて溶
解性があり、室温またはそれ以下に冷却すると実質量の
物質が分離し、このようにして熱的沈積に対し適切なも
のとされるような浸澄溶解係数(steepsolub
ilityc舵mcjent)を有するものが好ましい
。 溶媒の選択に関する更に詳細な指針は表1を参照するこ
とで示される。 表1では、さまざまな温度における溶媒へのドパントの
溶解度が示されている。既に示したように、所望の結果
を得るための方式を選択する上で、多くの指針を考慮す
ることが必要であり、そこでこれらを表1を参照して示
すことができる。 最初に、強度の有意性ある増加を与えるような製品中の
所望のドパント濃度を得るためには、充分高濃度のドパ
ントを有する溶液を、ドパント化合物、溶媒および温度
の適切な選択によって見出さねばならない。 ドパントまたはドパント化合物を次積させるためには、
充分低溶解性の溶媒の使用が必要である。また、例えば
ガラス製品の鎧袋部におけるような、製品の指定された
部分から実質量のドパントを除去する必要がいまいまあ
り、その場合には中間の溶解性を有する溶媒が有用であ
る。そのようなドパントの除去は、分子充填に対し、ア
ンスタッフィング(皿stMfing)と呼ばれている
。以下、脱ドパント化と呼ぶこととする。ドパントまた
はドパント化合物の正確な沈積のための溶解度の適切な
制御は、多くの方法により実施することができる。○’
ドパントまたはドパント化合物に対する溶解性が温度に
大きく依存するような溶媒に対しては、熱的汝積法が最
も適切である。 熱的次積法は最も短時間で拡散をはばむことができると
いう利点を更に有しており、こうして高い精度で所望の
組成物分布を個定することができる。このことは、ドバ
ントがCsN03の場合、表1に示されている。そこで
は、溶解度は95午0における所望の充填レベルから4
℃における所望のドパント除去のレベルまで変化してい
る。‘21 共通イオン効果による枕積と熱的汝積。次
積は共通イオン効果により生ずるかまたは更に強化され
る。例えばドパントが硝酸塩の時、溶媒液中の硝酸イオ
ンの濃度は、溶媒(例えば硝酸)に他の硝酸イオン源を
加えることにより増加される。このことにより硝酸塩ド
パントの溶解度は減少する。(表1のCSNO透参照)
{3} 溶媒置換による沈積。溶解性の高い溶媒を溶解
性の低い溶媒と置換することにより、沈積が生ずる。硝
酸塩の水への高い溶解性により、充填操作用の溶媒とし
て水を用いることができる。この水をアルコール、ケト
ン、エーテルまたはそれらの組合せと置換することによ
りドパントの汝積が生じた。典形的な溶解度を表1に示
す。{41 ドパント化合物の変化。 ドパント化合物の熔解度の範囲は異つたアニオンを選択
することにより変化させることができる。例えばCsN
03をCs2(C03)2と置換することによって水へ
の溶解度を増加させることができる。(表1の第7行参
照)表 1 溶 解 度 1−プロ ジ
ェチル 温度化 合 物 9/100微溶液 日
20 メタノール エタノール パノ−ル ェ−プル
モ」N03 (℃)1.0SN〇3 >100
100葱
>952. 〃 10 100%

43. ″ 4
1規定
44. 〃 1 30% 70
※ 45
・0sN〇3 10 70※ 30発
226.
〃 1 15※ 85※
227.0s200
3 >100 100%
228‐ 〃
10 95%
5※ 229. 〃
1 52後 48%
2210・Pb(日○3)2
>100 100%
>7011. 〃 1
0 30% 70%
2212. ″ 1 5%
95※
2213.La(N〇3)3 >100 100%

2214. ″ 10
15% 85%
2215. ″ 1
10孫 90格 2
216‐Nd(N〇3) 20
10% 90% 2217
‐ 〃 1
7発 93% 2218.
Ba(N03)2 32 100%
9519.
〃 10 100※
2220.
〃 5 100※
021.AIくN
○3)3 63.7 100孫
2222‐日3B〇
3 27.6 100%
10023−
〃 6‐35100%
22既に
指摘したように、適切なガラスの相分鱗およびその後の
りーチングにより形成された気孔質達通構造に対し、こ
の発明の方法を実施するとき、良好な経済的収量で販売
性のある目的製品を一貫して満足し得るために、この方
法のさまざまの段階を最適化することが必要であり、ま
た各段階におけるさまざまのパラメーターの相関を見出
すことが必要である。 当業者が必要としている指針は次の工程に基づいている
。 m ガラス組成物の選択および適切な相分離を得るため
の熱処理。 ‘2’リーチングおよび洗浄。 {3’充填(stufhng) ‘4} (必要ならば)ドパント除去。 ■ 乾燥および固化。 工程3一5で与えられた指針は相分離されたガラスから
作られたマトリックスに対してでなく、すべてのマトリ
ックスに適用している。 ガラス組成物および熱処理の時間と温度 満足すべき生成物を得るためには、特定の温度で熱処理
した場合はゞ等体積比に分離し、その温度を保つたとき
、所望の気孔径を有する運通構造となるような相分離可
能な組成物を選択することが必要である。 その点で当業者に対し多くの指針を与えることができる
。即ち、本発明者らは、そのような組成物はアルカリ金
属棚珪酸ガラスから選択するのが便利であることを見出
している。そして、以下に述べるように、適切な組成物
に関する指針が更に示される。種々の目的のための気孔
質ガラスの製造において適切に用いられる多くの組成物
が報告されている(米国特許第2272私2号、第2私
6059号、第斑59073号、第383164び号参
照)が、それらは通常相分離と可溶相のIJーチングに
基づく方法による強化のための目的ではない。 本発明者らは、強化のための目的には、公知組成物のう
ちの狭い範囲のもののみが適切であることを発見した。
米国特許第384341号にはそのような組成物の1つ
の代表的なものが示されているが、それは多くの場合好
ましくないのである。例えば、米国特許第茂り粉41号
の好ましい範囲内の、および以下の表川こ示されている
公知の多くのガラスを毎分1インチの速度で8肋径の榛
に垂直に引き延ばした。 これらのガラスは相分離したが、表0の組成物はすべて
、リーチング時に亀裂が生じた。表 11 リーチング時に亀裂が生じた公知組成物 Na20 B203 Si02 AI2038
30 62 08 35 57 0 8 40 52 0 10 30 60 0 10 35 55 0 10 40 50 0 10 30 59 1 10 35 54 1 10 40 49 1 注 数字はモル% また特に、次のような事も判った。 {11 米国特許第3843341号に示されている、
棒状に引き伸された棚珪酸ナトリウム系のガラス組成物
はすべて、リーチング時に亀裂を生じた。 上記特許の好ましい組成範囲として示された組成範囲の
組成物についても同様であった。■ 米国特許第374
3341号に示されている棚珪酸アルミナナトリウムの
ガラス組成物の多くは上述のように処理された時に亀裂
された時に亀裂を生じた。 好ましい組成範囲の組成物についても同様であった。‘
3} 米国特許第222170y号に示されている好ま
しい組成範囲のガラス組成物の多くは、上述のように処
理されたときに亀裂を生じた。 既に述べた棚珪酸系のガラス組成物の多くは、生成物の
満足すべき収量を確保するという必要性があるため、満
足すべきものではないことが判っている。 しかし、本発明者らは、未だ示されていない、広範囲の
有用なガラス組成物を発見したのである。加えて、本発
明者らは、生成物の満足すべき収量を与える、相分離可
能のガラス組成物の他の特定範囲を固定するために適用
し得る一連の基準を発見した。商業的見地からみると、
ほとんどすべての珪酸ガラス系が相分離の組成範囲を示
すけれども、広い相分離組成範囲を示すので棚珪酸アル
カIJガラスを用いることが最も便利である。 満足すべき生成物を得るためには、次のように組成物を
選択することが必要である。 ‘1’熱処理により高シリカ相と低シリカ相の2相に分
離する組成物。 低シリカ相は適切な溶媒に溶解することが好ましい。■
特定温度での熱処理により、ほぼ等体積比の相に分離
し、その温度を保つと蓮通微機造となる組成物。 糊 容易に融解し、通常の方法で容易に精製される組成
物。 ■ 比較的容易に成形され、成形工程中はほとんど相分
離しない組成物。 以下、適切な組成物を選択するための系統的な手順を示
す。 【1’ほとんどすべての蓬酸ガラス系は相分離の組成範
囲を示す。 しかし、広い相分離組成範囲を示す棚珪酸アルカリガラ
スが商業的価値を有している。この組成範囲のガラスの
低シリカ相は単一の酸溶液により容易に溶解され得る。
また、いまいまこれらのガラスのある特性を改良するた
めに、酸化アルミニウムのような池成分を加えることが
必要である。しかし、相分離において、低シリカ相に入
って単一酸溶液による溶解を困難とするので、ある幾つ
かの酸化物は好ましくない。このように、低シリカ相の
溶解性をほとんど減少させないもののみが適切な他成分
といえる。‘2} (ドパントとともに)ガラス系を決
定したのち、次に組成の不混合域Cとその共存温度Tp
を決定する必要がある。 Tp(C)はガラス(C)が均一である温度以上の温度
である。Tpを決定するための方法は公知文献に記載さ
れている。(例えば、W・Haller、D・日・Bl
ackb山n,F.E.WagSPffand R.J
.Charles著「Na20一B203rSi02
系の準安定、不混和表面」J・Amer・Cerem・
Soc・53【1}、乳一9(1970))【3ー 本
発明者らは、少なくともある熱処理温度で約50%の平
衡体積分率をを示す組成C,を決定することが必要であ
ることを発見した。 この温度を九(C,)とする。この温度を決定する方法
は次の通りである。‘a} 3つ(またはそれ以上)の
温度(互いに約5び0離れている)T,,T2,T3を
選択する。 虫<T2くT,くT。(C,)ガラス試料が温度T,,
T2,T3において白となるまで長時間熱処理を実施す
る。 【bー これら熱処理された試料の一つの相(すべての
試料において同一の相が選択された。 )の体積分率V(T)を電子顕微鏡により測定した。{
c} 熱処理温度Tに対する体積分率V(T)のプロッ
トを作った。 内挿法(または外挿法)により、体積分率が50(土5
)%となる温度(即ちTo(C,))を決定した。【4
} Tp(C)とTo(C,)を知った後、次に示すよ
うな、組成範囲C,の中の組成範囲(C2)を決定する
必要がある。 {a)575002T。 (C2)之50び0脚 750℃2Tp(C2)と60
0午○これらの温度は、長期の熱処理時間とならないよ
うに選択される。 もちろん、1週間以上の長期熱処理時間が受け入れられ
れば他の範囲を選択することは可能である。■ 組成範
囲C2は、熔融中に容易に精製されねばならないという
要求によって、更に狭くされる。このことは、熔融物の
高温における粘度は充分低くなけばならないというを要
求している。このC2の更に狭い範囲をC3とする。即
ち、C2に属するすべてのガラスは更に適切に精製され
る。本発明者らは、例えば、精製され得るガラスを同定
するための便利な着眼点は、少なくとも28%のB20
3を含有するガラスが満足に精製されるていうことを見
出した。■ 容易に精製され、50%の体積分率で相分
離するが、C3の組成物すべてが望ましいものではない
。 即ち、望ましい組成物は成形操作中はほとんど相分離し
てはならないという更に追加の要求がある。成形工程中
の相分離の程度は、共存温度およびそれ以下の温度での
ガラスの粘性特性、成形される製品の寸法、および冷却
速度にに影響される。共存温度およびそれ以下の温度で
の冷却においてほとんど相分離しない組成C4を決定す
るために、数脇のオーダーの壁の厚さを有する製品は、
大きな熱応力の発生を妨げるに充分な低速度で冷却され
る。次にこれらの製品に生ずる相分離の程度が決定され
得る。成形工程で相分離しない組成範囲C3の中で、更
に限定された組成範因に4がある。この条件を満たす組
成物は、好ましくは710ないし600℃更に好ましく
は695ないし私000のTpを有している。‘7}
技終の基準は、分離した2つの相の間に、リーチングが
効果的に行なわれるに充分な組成の違いがあることを確
保することである。 このため、C4の組成範囲内で次の条件を満足させる組
成C*のみが選択される。Tp(C*)−T。(C*)
275午0所望の組成範囲C*が見出されたので、任意
の組成Coが選択され得る。 この特定の組成Coのための熱処理温度および時間は次
の手順により求められる。‘aー Coの熱処理温度は
〜(Co)、即ち2相の体積分率が等しい温度に等しく
セットされる。 もし、上記基準に従ってC*が正しく選択されるならば
、この温度はリーチングのための適切な微穣造を得るの
に要する時間が長過ぎ、不経済となるほど低くはない。 同様にこの温度は高すぎてもいない。高すぎる場合には
次のことが言える。〔1〕熱処理中、ガラスの変形が生
ずる。〔2〕 もし熱処理の温度がガラス転移点以上の
160qo以上であるならば、相分離は急速となる額向
にあり、相分離の制御性は悪くなる。 これらの要求に従って、好ましくは熱処理温度THは次
の範囲に限定される。 575q○>TH(C。 )=T。(C。)〉50000{bl T日(Co)が
求められたので、熱処理は、リーチングに適切な微騰造
が得られる条件により決定される。異つた時間で熱処理
が行なわれる。 即ち、ら(1時間)<t2(2時間)<ら(3時間)等
である。 これを越えると構造の蓮適性がこわれ始める時間tma
xを電子顕微鏡により決定することができる。リーチン
グされ得る相の大きさは顕微鏡写真により測定され、そ
して好ましい熱処理時間はtmaxより短かし、が、そ
の時間での微構造の大きさは少なくとも150A、好ま
しくは300Aより小さい。本発明者らは上記基準を棚
珪酸アルカリ系に適用し、最終製品および特にある程度
の厚さを有する最終製品の良好な収量に寄与する組成範
囲のある特徴を同定し、例えば成形中の相分離または相
分離工程における不充分な相分離から生ずる問題を遂げ
ることができた。溶融物からのガラス製品の成形時の相
分離、および相分離熱処理中の不充分な相分離または蓮
通緩造の破壊は、相分離したガラスのりーチング工程や
りーチングされ充填されたガラスの乾燥工程のような後
続の工程の両方またはいずれか一方においてガラスの亀
裂を生ぜしめる。ここで、最も良好な収量が得られる組
成物の組成は以下に示す広い範囲内に含まれるものであ
ることが明らかとなった。 (数字はすべてモル%)広い範囲 好ましい範囲S
i02 48−64 4 9.5−59B2
03 28−42 33−37日20
4−9 6.5−8AI203
0−3 0−2.0〃 0
−1.0 0.20−0.8o
0−3 0−2.4八 〇−
〇−5 〇之 ○・1−11〇
〇.2−〇.8上記表において、QはAI20
3濃度(モル%)、xはp+(1′3)Q一入、そして
pは比ん○/R20(A20はK20,RQOおよびC
s20のモル%濃度の合計、R20はLi20,Na2
0,K20,RQOおよびCs20のモル%濃度の合計
量)であり、入は比Li20/R20である。 ガラス中のN203の存在が結果に影響を与えるので、
最初にN203を含有しないガラスについて述べる。 これらの条件の下で、表で示された範囲の山203合量
はR20、即ちLi20,Na20,K20,RQOお
よびCs20にあてられ、そのためpの広い範囲は0.
1ないし1.0となる。もしK20の濃度がゼロならば
pの範囲の上限は0.8となる。リチウムガラスは不透
明となる頃向があり、そのためその化学物質(Li20
)を用いない方が好ましい。 この場合、R20はNa20,K20,Rb20および
Cs20の濃度の合計となる。それ以外のすべての限定
および条件はそのままである。ルビジウムおよびセシウ
ムガラスはナトリウムやカリウムから作られたものより
高価である。 それらは経済的見地から除外することができる。そのと
き、R20はNa20とK20の合計となる。それ以外
のすべての限定および条件はそのままである。ガラス中
に0.5モルを超えるAI203が存在するとき、R2
0の広い範囲は6モル%と9モル%の間である。 最も経済的に好ましいAI203を有する組成物は、N
a20とK20だけからなるR20、またはNa20の
みからなるR20から構成されるものである。 表mに示すガラス組成物は、上記基準を用いて同定した
ガラス組成物であり、本発明の分子充填法に満足して用
いられることがわかった。即ち、これらのガラス組成物
により、相分離とりーチング後の気孔構造の満足すべき
制御、および最終製品の良好な収率が得られた。表 皿 比 57.7 35 5.7 0 0
0 1.6 0 1.6 0 0.53
X 56 36 4 4 0
0 0 0.50 0 0 .50 67
0幻56 36 6 2 0 0 0 250 0
25710皿 53 38 8 0
0 0 1.0 0 1.0 0 33
681この発明の他の主要な点は、相分離し得る棚珪
酸ガラスのりーチングである。 リーチングの前には、表面の汚れを除去するため、また
は成形中のち03やNを○のような成分の揮発による内
部とかなり異った組成を有するガラスの表面層を除去す
るために、リーチングされる製品にフツ化水素酸で約1
の砂エッチングを施した方がよい。酸溶液の濃度、リー
チング溶液の量およびリーチング温度はリーチングの進
行に直接の関係はない。 リーチングにおいては、可溶相を溶解するために、製品
を充分な量のりーチング溶液接触させることが基本であ
る。リーチング速度は、通常、温度を調整することによ
って制御される。ガラスは80qoを越える温度、好ま
しくは90℃を越える温度であるべきである。また、N
H4CIまたはこれと等価の酸リーチング溶液中の水の
濃度を減少し得る化合物で飽和された酸溶液を使用する
ことが望ましい。リーチング処理により膨潤した外層の
厚みにより内部の禾処理層に生じてしまうので、上記酸
溶液の使用は処理層の膨潤を制御することにより製品の
亀裂による損失を減少させているのである。リーチング
の速度、およびリーチング中のガラスの気孔内への棚酸
塩の再沈積は、酸リーチング溶液中の棚酸塩の濃度を制
御することにより調節し得ることがわかった。 327.3夕のNH4CI、水1夕あたり33.6Mの
HCIおよび変化量のB203を含むリーチング溶液に
より、550こ○で1時間30分熱処理されたガラス榛
(長さ】0地、直径8側、組成57%Si02、35%
&03、4%Na20および4%K20)をリーチング
した場合の9yoにおけるリーチング速度を測定した。 その結果、リーチング溶液中のB2Q量が増加したとき
リーチング時間が長くなることがわかった。その結果を
以下の表Wに示す。N 61.5 642±50斑
.7 725土50106
.1 1670±50気孔内へ
の棚酸塩の再沈鏡は破壊に通ずると考えられる。 このことは、例えば、棚酸塩の増加に伴ってリーチング
溶液を置換することによって避けることができる。しか
し、このためには大量のリーチング溶液が必要である。
例えばリーチング時間を60ぴ分以上としないためには
、ガラス100の‘につき1550泌のりーチング溶液
が必要である。しかしこれではコストが増加し、また汚
濁物が生じてしまう。そのためには、リーチングされる
製品から溶液中に過剰物質が入り込むに従って、過剰物
質が溶液から連続的に除去されるように、コ−ルドトラ
ツプを備えることが便利であることがわかった。コール
ドトラツプは、たとえガラス製品の温度より数度低い温
度でも、工程の速度を早めるのに効果的である。コール
ドトラップの温度はガラス製品の温度20℃低いのが好
ましい。NH4CIが存在するとき、酸溶液がNMCI
と飽和し続けるコールドトラップの温度を選択すること
が便利である。N比CIまたはそれと等価の化合物がリ
ーチング溶液中に存在せずに、ガラス棒の破壊を低いレ
ベルに抑えることができる。しかし、統計的にみてN比
CIが存在するときに同等の低レベルのガラス綾の破壊
があるので、NACIの量は1の重量%以上、好ましく
は2の重量%であるのがよい。適切なりーチング時間を
決定するための最も便利な方法は、ガラス製品をリーチ
ング処理し、ほとんどまたは全く重量の減少が観察され
ない状態まで、ある時間間隔で製品の質量を測定するこ
とである。リーチングされた製品は、通常脱イオン水で
洗浄される。 ある組成のガラスでは気孔内にシリカゲルの沈積がみら
れるが、これはNaOHによる洗浄で除去することがで
きる。また、組成の選択によってこの沈積を最小限度に
抑え得ることがわかつた。表mに組成はこの問題を緩和
しており、特に最4・のシリカを有する組成ではそうで
ある。既に述べた相分離し得るガラスから、または例え
ば化学蒸気次薄法により気孔質マトリックスが生成され
た場合、充填および脱ドパントの適切な条件の選択は、
以下に示す指針により行なうことができる。ドパントま
たはドパント化合物の濃度に対するTgまたは膨張係数
の依存性は文献調査や適当な実験によって決定すること
ができる。 これらにより、ガラス製品が必要とするドパントまたは
ドパント化合物の最適濃度が決定される。充分な量のド
パントまたはドパント化合物は、特定の充填温度および
充填時間において所望の濃度に到達するように、充填溶
液に溶解しなければならない。次の手順によりこれらの
パラメータを決定することができる。‘1}気孔質ガラ
ス製品の充填温度の決定【a} 適当な溶媒へのドパン
トまたはドパント化合物の溶解度の温度に対する依存性
を決定する。 (b)充填温度は、所望の濃度のドパントまたはドパン
ト化合物が‘aーの溶液に飽和する温度と溶液の沸点と
の間にある。 ■気孔質ガラス製品の充填時間の決定 充填時間は、ドパント溶液の濃度、温度および組成に依
存しているだけでなく、気孔質ガラス製品の微緩造の大
きさに依存している。 ここで与えられている手順は、ドパント溶液、温度およ
び棒状ガラス製品の微構造の与えられたセットに対する
ものである。これらの変数のいずれかの変化に対し、こ
の手順が繰り返されるか指針に従って適切に修正される
べきである。【aー 気孔質ガラス棒の直径(ao)を
測定し、ドパント溶液に浸債する。【b} 時間の関数
として気孔質ガラス綾の重量を監視する。 {c)時間tに対する徴量の重量変化y(t)=〔n(
t)・n(〇)〕/〔n(の)−n(o)〕をプロット
することにより、この時間を越えると重量がほとんど変
化しない時間toを決定する。 n(o),n(t),n(的)はそれぞれ最初の重量、
時間tにおける重量、無限時間における重量(極めて長
い時間)である。‘dー 同一のドパント溶液および同
一の温度において、直径aの他の気孔質ガラス榛を充填
するに要する時間tは次の式で表わされる。 t=し〔き〕2 例 気孔質ガラス袴を100℃でCSNQの濃水溶液(溶液
100凧【あたり120夕のCsN03)で充填した。 ガラス綾の半径は0.42肌であった。時間の関数とし
ての重量の増加を測定した。その結果を第6図に示す。
約200分後にはガラス榛の重量はほとんど変化しない
ことがわかる。こうして、このガラス棒の適切な充填時
間は約4時間である。【31 納的汝積により気孔質ガ
ラス製品に連続分布を作るための脱ドパント時間の決定
連続分布を作るために、‘21で作った充填ガラス製品
を溶媒に浸薄することによって部分的に脱ドパント化す
る。 これはドパントが次債しない温度で行なわれる必要があ
る。脱ドパント時間は温度、微構造および所望の組成分
布依存する。例えば、ここで示す手順は所定の充填温度
と放物線分布に対するものである。【a} ガラス榛が
溶媒中に浸潰されている間の時間の関数として重量変化
を監視することによりガラス棒が充填された温度におい
て、脱ドパントの研究を行なった。 ‘b} 式‘1}の徴量変化y(t)に対してプロット
した。n(〇−n(〇) …【1} y(t)=n(的)−n(o) ‘cー 脱ドパント時間toは所望の分布に依存する。 それはいまいま次の範囲となる。キーy叫べ 他の形の分布に対しては、y(ら)の同様の式が成立す
る。 例 CsN03の濃溶液(溶液100の【あたり120夕の
CsN03)により100℃で充填された気孔質ガラス
棒を選択した。 次いで100o○の水中で脱ドパント化し、時間の関数
として重量の減少量を監視した。その結果を第6図に示
す。脱ドパント時間の範囲はグラフから計算することが
できる。{4) 熱的沈積により階段的分布を作るため
の脱ドパント温度および時間の決定階段状分布のための
脱ドパント温度は製品の所望の強度とドパント溶液に依
存している。 表面層の膨張係数(または高いTg)は出来るだけ低い
方が良いので、脱ドパント温度は典型的にはドパント溶
液の凝固点より数度高い温度である。脱ドパントに要す
る時間は、脱ドパント温度、前に用いた充填溶液の濃度
および気孔質ガラス製品の微構造の大きさのようなパラ
メーターと同様、圧縮されるべき表面層の厚さに依存す
る。 ここで手順はこれら変数の所定のセットに基づいている
。これらのパラメーターのいずれかの値が変化する場合
には、全手順が繰返され、この指針に従って調整される
必要がある。所望の表面層の厚さをdとし、製品の壁の
厚さをa(>d)とすると、次の式が成立する。Y=4
号〔1−(号g〕gは幾何学的因数であって、g=1の
とき円筒状、g=0のとき平板状である。 Yを知ることにより、以下の手順で正しく脱ドパント時
間を決定することができる。 (aー 時間の関数としての徴量の重量変化y(t)を
監視することにより、所望の温度で所望の溶液中おける
脱ドパントの研究を行なつた。 (b’時間に対する徴量の重量変化(式m)をプロツト
した。 ‘cー 上記プロットからy(ら)=Yである時間to
を見出した。 これは所望の脱ドパント時間である。脱ドパント化の手
順の実際的な応用は、多くの場合、所望の強化分布を得
るように、製品の外層部におけるドパント濃度を減らす
ことである。 このことは上述のように、例えば、実際の充填が9yo
でドパントの飽和溶液により完了したときに、同じ温度
でドパントを含まない溶媒とドパント溶液とを置換する
ことにより、または系が水落性である場合、水または希
薄硝酸とドパント溶液とを置換することにより行なうこ
とができる。 そのとき、ドパントは外方に拡散する煩向があるので、
気孔質マトリックスの断面におけるドパント濃度は変化
している。もちろん、脱ドパントに要する時間は処理さ
れる体積に依存するが、肇の厚さ8側のガラス製品の場
合、約20なし、し3G分が必要である。そして、冷た
い溶媒とガラス穣の周囲の溶液とを置換することにより
脱ドパントを中止することが好ましい。または、水溶性
の系の場合には、凝固点近くの温度の水または氷で冷さ
れた硝酸が用いられる。水溶性の系の場合、脱ドパント
に用いられる水の電気伝導度の変化を測定することによ
り、終点の制御が可能であることが判った。【5ー 乾
燥すなわち溶媒の除去乾燥には、方法の経済性や生成物
の質に影響を与える2つの問題がある。 これらは気孔質ガラス構造の亀裂およびドパント組成分
布の変化である。亀裂の発生は統計的な問題であって、
乾燥手順にもかかわらず工程中に試料が残存し得るとい
う事である。しかし、実操業規模でプロセスを運転する
ためには、亀裂の発生を最小限度に抑え、工程の経済性
を改良する手順を採用することが必要である。そのよう
な手順は、ドパントが製品内部から表面にに移動して好
ましからぬドパント分布となるのを妨げるようなもので
あるべきである。ドパントの移動により、中央部のドパ
ント濃度は減少し、周辺部の屈折率は増加するに至る。
上述のように、生じたドパント分布は脱ドパントに依存
している。気孔構造中に溶媒が存在する状態で適切なド
パント分布となったので、ドパント分布が望ましくない
状態に変化しないようにして乾燥すなわち溶媒の除去を
行なうことが基本である。乾燥工程を分折した結果、こ
の工程に影響を与える多くの要素があることがわかった
。 それらを以下に示す。【a’ガスの発生 ガスの発生源は溶媒、ドパント分解生成 物、および溶解ガスである。 もし急激な加熱または不充分なガスの除去のためにガス
の発生が急激であるならば、気孔内に生じた微分圧はガ
ラスを破壊してしまい、および/またはガラス製品の内
部からドパントを運搬してしまう。{b} サイズ変化 溶媒の大部分は気孔質ガラスから除去されるが、表面に
付いた溶媒層は気孔質ガラスの表面に化学的に結合した
ままである。 水を用いてこの効果を観察したところ、この層は高温ま
で持続することがわかった。この現象は他の溶媒にも生
じ得るものである。この層が除去されるに従って試料は
収縮する。気孔質構造に大きな収縮差が生じた場合、応
力は亀裂が生じる点まで大きくなり得るのである。【C
)ドパント化合物の分解溶液の形で用いられるドパント
は一般に熱的に分解する化合物である。 この発明では気Z孔が潰れる温度の前に分解するドパン
ト化合物が選択されている。この分解工程は一般に大量
のガスの発生を伴なつている。一般に亀裂の発生やドパ
ントの移動を妨げるために、加熱中、分解が生ずる温度
範囲に加熱鼠重度をZ制御することが望ましい。【dー
乾燥工程の幾つかの段階において物質移動が生じる。 製品が最初に乾燥される時、溶液中に留まるドパントは
表面に移動し、溶媒が蒸発するに従ってそこに沈積する
。もし溶媒が激しく蒸発するか沸騰するならば、沈覆し
たドパントすら置換され得るのである。分解後、もしド
パントの結晶が小さければ、それらは気相中を運ばれる
。もしドパントが充分な蒸気圧を持っているならば、気
相によるドパントの再分配が生ずる。もしドパントが液
体であるならば、重力により再分配される。以下に、こ
れらの問題を適切に解決する好ましい方法のアウトライ
ンを示す。大部分の溶媒の技初の除去は沸騰が生じない
条件を採用することによりなされる。水落性溶液の場合
には2つの手段が用いられた。その1つは、沈覆したド
パントを有する気孔質ガラス製品を最初にデシケーター
中で(1気圧の下で)220で2朗時間乾燥し、次いで
乾燥炉に入れる方法である。他の方法は、製品を真空中
1030以下で溶液の凝固点以上の温度下に置くことか
らなる。この方法では、ドパントとしてCsN03の水
溶液を用いた時に、4℃で24時間の条件とするのが便
利であることがわかった。更に亀裂の発生を少なくする
には、水性の溶媒を用いる場合、最後にガラスと反応し
ない非水性溶媒で製品を洗浄することが便利であること
が判った。適切な溶媒は例えばメチルアルコールである
。また、1oo0以下に維持されたガラス製品を乾燥炉
に運ぶ前に真空下でゆっくり室温まで暖め、そして通常
2岬時間維持するのが好ましいことが判った。ドパント
の非水性溶液の場合、ガラス製品を室温で真空下に2独
特間置き、次いで乾燥炉に運ぶのが適切であることが判
った。 このことにより、水性溶液を用いた方法に比較して工程
はスピードアップされる。乾燥炉においては、低い加熱
速度は亀裂の発生を低下させドパントの再配分を避け得
るので、試料は真空下で3ぴ○/時間以下、好ましくは
15℃/時間の加熱速度で高乾燥温度まで加熱すること
が望ましい。 適切な低加熱速度はプロセスの経済性を左右するであろ
う。 ある場合には、全工程を通じて製品の生産速度を増加さ
せるために、高い破壊率を受けいれた方がコストからみ
て効果的である。しかし、加熱速度の増加は、また、亀
裂を生じない製品の所望の強化分布を破壊する危険の増
大に対し、バランスをとる必要もあるのである。高乾燥
温度は気孔質ガラスマトリックスに依存している。 それは次のような事実により決定される。即ち、気泡破
壊は高すぎても低すぎてもいけない。そうでないならば
、乾燥速度は経済的に有用であるには頚すぎるであろう
。最初に未充填の製品の気孔を潰し、そのガラス転移点
Tgを測定することにより、適切な価値を見出すことが
できる。そして好ましくは、ガラス転移点以下50oo
と15000の間で高乾燥温度を選択するのがよい。ま
た、更に好ましくはガラス転移点以下75なし、し12
0午0の狭い範囲がよい。乾燥の次の段階はガラスをこ
の高乾燥温度下で5なし・し20畑時間、好ましくは4
0なし、し12虫寺間維持することである。 この期間、ガラスを真空下、または例えば色吸収スペク
トルのような最終製品に所望の光学特性に従って選択さ
れたガス雰囲気の下に保つことができる。高乾燥温度に
おいて(i)多価イオン特に遷移金属イオン、イオン価
の状態を制御するために、および(ii)貴金属の原子
価また0はイオン価の状態を制御するために、還元雰囲
気または酸化雰囲気のいずれをも採用することができる
。例えばCu2十は青を与えCu+は赤を、またCuは
褐色を与える。製品の周囲にガスを通すことは、乾燥工
程を助けるので望ましい。もし、ヒドロキシルィオン濃
度の減少が重要でないならば、この保持期間は取り除か
れる。水素イオン濃度(または湿分)の減少により、よ
り長波長の赤外線の透過が増加し、紫外線の透過が増加
し、また低い直流電導度損失および交流電導度損失とな
る。好ましい手順によると、725q0のガラス転移点
を有する気孔質ガラス製品を625℃(ガラス転移点以
下100午0)で9湖時間、試料の周囲に酸素ガスを流
しつつ熱処理するものである。 ‘6}固定 乾燥工程が完了すると、製品の気孔は直ちに潰される。 製品の温度は固化が生ずる温度まで急速に上昇される。
製品の気孔が潰されると固化は完了し、製品は室温まで
冷却される。もし製品が固化温度以上への再加熱により
更に加工されるものであるならば、固化工程は常圧かそ
れ以下の圧力下で行なわねばならない。そうしないと、
再加熱においてガスの発生が生じ易く、泡が形成されて
しまう。マトリックスが相分離し得るガラスから生成さ
れる場合、酸素の減圧下(約1/5バール)で、固化が
生ずる825ooまで気孔質ガラス試料を加熱すること
が望ましい。 以下この発明の実施例を示すが、これらはこの発明を何
ら限定するものではない。 実施例 1−V 実施例1一Vは、気孔質マトリックスをさまざまの濃度
のドパントの溶液で処理し、固化して、異った濃度のド
パントを有するガラスとした例を示す。 相分離し得るガラスから気孔質マトリックスを生成する
一般的手順および後続の処理を以下に示す。また、各実
施例は、ある濃度範囲の異つたドパント、異つた固化温
度および異つた最終ガラス組成を用いた例を示す。熔融
および成形 4モル%のNa20、4モル%のK20、36モル%の
B203および56モル%のSi02の組成を有するガ
ラスを熔融し、燈拝して均一な熔融物を生成し、これを
引いて冷却コイルを用いて直径0.7ないし 40.8
仇のガラスの棒を得た。 熱処理 ガラス棒を550qCで2時間熱処理して相分離を生ぜ
しめた。 リーチング前のエッチング 5%のHF溶液中で1胡砂間それぞれのガラス棒をエッ
チングし、次いで3現砂間水洗した。 リーチングガラス榛を2の重量%のNAC1を含むXm
CIにより95℃でリーチングした。 リーチング時間は、重量減少速度がほとんどゼロとなる
段階に到達するよう、あらかじめ試行して選択された。
これらの実施例で選択されたりーチング時間は、3畑時
間を越えるものであった。リーチング中、40qoでの
コールドスポット(coldspot)を提供すること
により、リーチング剤の棚酸濃度は50多/〆以下に維
持された、このことによりリーチングはスピードアップ
し、マトリックスの気孔内の棚酸化合物の再乾燥炉を避
けることができた。リーチング溶液からのN比CIの乾
燥炉がないように40℃が選択されているのである。こ
の温度は試料の破壊を大きく減少させるように適切な量
が溶液内に維持されためのNはCIの飽和温度以上の温
度である。洗浄リーチングされたものを脱イオン水で洗
浄した。 洗浄のサイクルは便宜上流出液中の鉄の濃度を求めるこ
とにより制御された。洗浄は便宜上ガラス1体積あたり
1の本積の水を用いて室温下で行なわれた。非連続操作
では、水を約6ないし8回交換し、約3日間の洗浄時間
とした方がよい。充填洗浄水を各ドパントの水溶液であ
る充填溶液と単に置換することによって、最後の洗浄工
程から充填工程へスムースに移行させた方がよい。 これは水を抜いて、気孔質ガラス榛を収容するチューブ
に充填溶液を満たすことによりなされる。実施例1ない
しNにおいて、試料を充填溶液から除去し、2か0に冷
却すると、ドパントは、気孔を満たしている残留溶液に
おける2力○の水溶解性に相当する量が部分的に沈覆し
た。(例えば、残留する100の‘の溶液あたり10夕
のBa(N03)2が、220での熱的沈積の後に気孔
内の水に溶解している。同様に残留する100のZの溶
液あたり6夕のりBQが、気孔内の水に溶解している。
)ドパントの残りは、気孔質製品を大気圧下のデシケー
タ−に2〆○で2少時間置くことにより開始される乾燥
工程中に沈積した。次いで、高乾燥温度(既に定義され
ている)まで1がo/時の昇塩速度で昇温した炉の中で
真空下での乾燥が続けられた。この高乾燥温度は既述の
方法で決定されたが、実施例1なし、しWで用いた試料
では625℃であった。維持時間次に周囲に酸素ガスを
流しつつ、ガラス榛を96時間625ooの温度に維持
した。 固化 維持時間が完了すると、ガラス棒の温度は、酸素の減圧
下(約1/&ゞ−ル)で気泡破壊が生ずるような高温度
(各実施例で与えられている)に急激に上昇する。 実施例1では、ドパントとして母0が用いられる。 もしドパントがより高温で再作用しなければ、ドパント
は気泡破壊温度でベースのガラスと混和せず、ガラスを
不透明とする。実施例0では、ドパントとして&03が
用いられる。B203はガラス転移温度を減少させるの
で、Tg法を用いたガラスの強化に望ましい。実施例m
では、ドパントとしてPのが用いられる。Pboはガラ
ス転移温度を減少させ膨張係数を増加させる。実施例
1 実施例 m 母○十B203による分子充填 ドバント(Pp(N03)2,日3803水溶液)ガラ
ス榛番号7、水100ccあたり40夕のP(NQ)2
と10夕の日3803からなるドパント溶液による85
ooで1幼時間の充填および82500での気泡破壊。 実施例 W滋十B203による分子充填 ドパント(軸(N03)2,瓜B03水溶液)ガラス榛
番号8、水100ccあたり12夕のBa(N03)2
と6夕の日3803からなるドパント溶液による85q
oで4時間の充填および830℃での気孔破壊。 実施例 V 上記実施例はいずれもガラス棒の均一ドーピング(do
ping)に関するものである。 上述のように、気孔内にドパント溶液が拡散するに充分
な時間ガラス榛を放置し、気泡破壊されたガラス榛に或
る組成分布を得るように、ガラス穣の外層部のドパント
濃度を減少させることが可能である。既に示した手順に
より、2つの気孔質ガラス様を製造し、溶液100の‘
に120夕のCsN03である濃度のCsN03水溶液
に95ooで4時間以上浸潰した。次にガラス綾を95
q0の水に移し、それぞれ11分および20分放置した
。そして、所定時間の経過後、それぞれのガラス榛を0
℃の水に1び分間浸潰し、CsN03の熱次積を生ぜし
めた。次いで溶媒を除去し、上述の方法でガラス棒を気
泡破壊処理した。得られた屈折率により測定された。組
成分布を第4図に示す。実施例 の 上記方法により製造された幾つかの気孔質ガラス榛を表
Vに示すようなCsN03およびCs2C03溶液中に
95『0で4時間以上浸潰した。 次にこれらのガラス棒を脱ドパント化して階段状屈折率
分布を得た。脱ドパント化に要する時間は第3図を用い
て決定された。(即ち、ガラス榛試料13の場合、y=
(to)=0.50であり、第3図によりto=300
(分))充填されたガラス棒を氷水中に300分浸薄す
ることによって脱ドパント化し、次に水を除去し、そし
て上述の方法でガラス榛を気泡破壊した。ガラス榛の中
央部における屈折率により測定したCs20濃度を表V
に示す。表 V 実施例 肌 既に述べたように、ドパントを充填したガラス榛を使用
するとき、0℃と60ぴ0付近の間の温度で低速度で乾
燥することが重要である。 この実施例では異つた加熱速度による組成分布の違いを
例示する。実施例Vで用いられた幾つかの充填された気
泡費ガラス棒は脱ドパント化されて実施例Wで示された
ような階段状屈折率分布を生じた。熱的沈積の後、ガラ
ス綾を4℃で2明春間真空下で乾燥した。次に1時間あ
たり50,30,150午0の各昇温速度で真空下加熱
した。得られた屈折率分布で測定した濃度分布を第8図
に示す。1時間あたり10000の昇温速度では少なか
らぬガラス榛の破壊を生じた。 実施例 W 実施例1−Wの最初の部分で記したように、リーチング
および洗浄した後の充填された気孔質ガラス棒を水10
0ccあたり120夕のCsN03溶液中に4時間浸潰
した。 次に室温下で2少時間デシケータ‐中で乾燥した。得ら
れた試料は均一に充填されているので、ある分布を導入
するために4℃の温度下で、水により2時間次に洲のH
N03で30分間洗浄した。次いで同じ温度下で真空乾
燥した。大部分の水が除去されると、この発明における
好ましい手順において示したように、次第に温度が上昇
して試料はゆっくりと乾燥された。中間温度ではCsN
03はCs20とさまざまの窒素酸化物に分解した。試
料が白色から透明に変ったときに固化は完了し、試料は
炉から除かれた。室温下での測定によると、試料は10
00岬siを越える表面応力と3.1×10‐6/℃の
膨張係数と700℃を越える使用温度とを有していた。
圧縮層の厚さは20ミルを越えていた。この最終ガラス
蓬は、熔融シリカからなる類似のものよりも強いもので
あった。実施例 K 既に示したように、ドパント、溶媒、および充填および
脱ドパントの操作条件の選択、所望の結果を得るための
これらパラメータの組合せおよび贋換、または操作条件
の修正等を広く変化させることができる。 この発明は当業者に対し指針を与えており、この実施例
は、満足すべき結果を得たパラメーターの置換および組
合せを示すものである。使用した気孔質ガラス棒はすべ
て既述した一般的手順により製造されており、溶媒の除
去と加熱は、好ましい条件下で実施された。得られた結
果を第の表に示す。 この表の列と行の注を以下に示す。第1列 使用した
ドパント。 第2列 10物‘溶液あたりのドパント濃度。 第3列 溶媒、即ち最初の充填工程で用いた溶媒。第
4列 温度(00)および最初の充填工程に要した時
間。 第5列 溶媒A、この溶媒は濃度を減少させ組成変化
を起すために、またドパントの沈積を生ぜしめるために
使用される。 第6列 温度(℃)およびドパントの次積と組成分布
の変化に要する時間。 第7列 溶媒Bはマトリックス中のドパント濃度を適
切に調節するために使用される、溶媒除去前に更に沈積
を生ぜしめ ることによって、ガラス表面付近のド パント濃度により完全な減少が可能と なる。 第8列 温度(℃)および更なる溶処理によるドパン
ト分布を調節するために要する時間。 第9列 乾燥を開始する温度(℃)を示す。 (V)は真空下での乾燥、(A)は最初の段階でのデシ
ケーター中における大 気圧下での乾燥を示す。 第IQ列 屈折率による組成の測定値を示す。 第1行 実施例ののガラス樺試料13と同じであり、
第2行との比較を含んでいる。第2行は、メタノールお
よび水による更な る処理を含んでおり、一方、同じ充填 溶液を用いているが、屈折率の違いは 増加している。 第3行 CsN03を溶解度の高いCs2C03と置
換している。 そのため充填操作は室温で実施し得る。 第4之乱) 異なったドパントと溶媒の組合せを用し9
行 いている。 第10およ ドパントの混合物の使用を示してし、び1
1行 る。 第12行 ドパソトとして硝酸ネオジムを使用し、ま
た有機溶媒を使用している。 S 船 べ 」 鯉 磯 霞 的。 S処 qト 十巧 蓮溝 鰹* YS S酸 鴬セ ′や 」ゆ 廻り 蟻繋 広鍵 。 )のご 庭山 鯉肇 S′ 日。 ○心 繁り 難普 蝉費 Kこ ‘ト けl 蓮蓮 S運 W脈 q型′ 治せ ′K 凸心 gや 他Q 寮さ 〕い 母世 この発明により棒状のガラス製品を強化することができ
る。 そのような強化されたガラス棒は、強化物質として使用
される高強度繊維を作るための予備成形体として用いる
ことができる。もし平らなガラスシートがこの発明によ
り強化されるならば、このシートは、日照による大きな
温度差や強風による圧力差に堪え得る窓として用いるこ
とができる。 この物質の成形シートは、機械的衝撃と同様熱的衝撃に
堪えるので、ストーブの上蓋として使用することができ
る。 強化ガラスの熱処理法に対するこの発明の優位性は、強
化後に容易に切断し得る点にある。 それは、中央部の張力を、表面の圧縮に相当する熱処理
におけるよりも低く維持し得るからである。この理由は
この発明により可能となった応力分布の改良された制御
にある。引つかききずによる強度の損失を防ぐために、
表面層の厚さを約10ミル以上、好ましくは10ないし
20ミルとすることができる。例えば、実施例肌のガラ
ス榛を破壊せずに、ダイヤモンドソーにより切断するこ
とができ、更に引っかききずに堪えることができる。こ
の発明において、ガラスの内部は80%(好ましくは8
5%)しかシリカ分はなく、表面は85%(好ましくは
90%)を越えるシリカ分があるので、このような形で
作られたガラス製品は化学的に比較的不活性であり、例
えば乳幼児の食品用および皿しよう用の容器に使用する
ことができる。これらの例いずれにおいても、通常のソ
ーダ石灰ガラスを用いるときには、ナトリウムのリーチ
ングによる除去が問題となる。また、全体のシリカ濃度
が80モル%以下の場合には、ガラスの溶融が困難とな
り、また分子充填を行なうことが出来ず、好ましくない
[3] Note on the use of glass-ceramics - Coming Glass Co.
.. ) The third path is suitable for increasing strength. Each of the three paths above has its drawbacks. The first two have such poor modulus of rupture that they are not used in many applications. The third avenue (glass-ceramics) all have desirable thermal strength properties, but rely on fairly complex manufacturing processes, resulting in relatively high costs. The primary object of this invention is to provide a new glass material with desirable thermal strength properties and a method for producing it economically. The desired properties are as follows. [1} Bicol, fused silica, Pyrex
x) Higher rupture coefficient than Note and many other glass materials'
2) Low coefficient of thermal expansion, smaller than Pyrex; 3) Superior high temperature properties than ceramics and glasses like Pyrex; Controllable appearance, which can be manufactured into transparent, opaque or a variety of colors; 5) Relatively low cost. [6] Cooking utensils that require a high strength/weight ratio, chemical inertness and high operating temperatures;
Can be used in stove lids, radar domes, storage tanks, pipes, etc. Note: Pyrex is a registered trademark of Corning Glass Co. A low-cost method of manufacturing glass with high silica content (and therefore low coefficient of thermal expansion) is used in hoods. and others(
It was first developed by Nippon Etal. This is US Pat. No. 2,106,744 and 22,150.
No. 36. In this method, a shelf-sodium silicate glass that can be formed into a desired shape is heat treated so that it can undergo phase separation with a fine structure. The alkaline shelf salt phase is ionic and soluble in acids such as HCI. On the other hand, the other phase mainly consists of covalent bonds containing a small amount of &03 and is not soluble in HCI. Therefore, the alkaline salt phase is removed by acid leaching and
What remains is a skeleton rich in silica. In Hood's method, this silica skeleton is heated to a glass transition temperature Tg (approximately 950 pm).
) The bubbles are destroyed by heating to temperatures around ), yielding a low expansion, homogeneous glass with high silica content, good chemical durability, and high temperature serviceability. The inventors have already discovered that glasses capable of phase separation can be converted into porous bodies. This pore. A porous body can be converted into a solid glass body having a uniform or non-uniform composition cross-section in one cross-sectional axis by adding a modifying component to the porous material and causing bubble collapse to form a solid glass body. The present inventors have developed a method for adding essential ingredients to such compositions using molecular stuffing.
g). The inventors have demonstrated that such a method is applicable not only to the filling of porous matrices produced by reaching phase-separated glasses, but also to other internal channels having a matrix consisting of at least one glass network former. It has been found that the present invention can also be applied to vented porous structures. A known method of forming internal lotus-vented pore structures other than phase separation is chemical vapor deposition. Such methods are described in US Pat. Nos. 2,272,342 and 2,326,05y. In particular, US Pat. No. 3,859,073 shows the formation of a porous body and its subsequent impregnation with a dopant. In this invention, molecular packing is used to improve the strength of glass materials by introducing a compositional distribution across the thickness of the glass that in turn imparts increased heat-strength properties in the longitudinal section. Hereinafter, in this specification, such a composition distribution designed to enhance the thermal shock resistance and mechanical strength of the glass material will be referred to as a "strengthening distribution." There are three methods for creating a reinforcement distribution within a glass material according to the present invention: 1 First method using this invention (hereinafter referred to as Tg method)
Now, the distribution of the glass transition temperature Tg is created. Such a composition distribution is shown schematically in FIG. In the figure,
B is a silica phase doped by molecular packing,
A is an undoped, relatively pure silica phase. Many cross-network modifiers function to lower the glass transition temperature, Tg, when dissolved in pure silica. Tg of relatively pure silica region A and doped silica region B
The difference is determined by thermal expansion, so the 2
This has some effect on the volume-temperature curve of the two compositions. (In fact, the small amount of Zhen-03 present in glass A is sufficient to suppress the negative expansion castle observed above the Tg^ of extremely pure silica. Therefore, in the following, glass A is referred to as doped glass B. (It is called pure silica only when compared.) As shown in Figure 2, when the material in Figure 1 is cooled from the liquid state, the pure silica composition A on the surface passes through the glass transition point T&. It becomes hard and the coefficient of thermal expansion decreases significantly. However, the internal doped silica composition B has Tg
It continues to shrink due to the liquid expansion coefficient up to temperature B, becoming a solid glass with a low thermal expansion coefficient at the T saddle. Temperature range [
In the soft or T-axis, the differential expansion between the surface and the interior has the effect of placing the surface under compressive stress. This compressive stress must be resolved before the surface fails. In this way, the Tg distribution obtained by molecular packing of silica results in reinforcement of the silica surface. 2 In the second method using this invention (hereinafter referred to as the expansion coefficient method), a distribution of expansion coefficients is created. The dopant in part B of Figure 1 does not change the glass transition temperature Tg, but it does change the coefficient of expansion of the glass, i.e. when the sample is cooled from the glass transition temperature to room temperature, part B contracts more than A; resulting in compressive stress. This stress will increase the rupture modulus of the sample. (See FIG. 3) 3 In the third method (hereinafter referred to as the mixed method) using the present invention, the Tg distribution and the expansion coefficient distribution are created simultaneously. A mixed method is therefore a combination of the above two methods. The molecular packing reinforcement method of this invention has some similarities with chemical tempering by ion exchange, but there are significant differences. In the chemical tempering method, as ion exchange occurs, a concentration distribution and a compressive stress distribution are created at the same time. Unfortunately, this method also limits the thickness of the reinforced surface layer due to the fact that the rate of surface stress resolution due to viscous flow eventually exceeds the rate of stress generation due to diffusion. This limits the thickness of the compressive stress zone and, as a result, chemically tempered ceramics are susceptible to scratching. In molecular packing, concentration distribution and surface stress are introduced in separate steps. Therefore, there are no obstacles to producing thick surface layers. This allows the glass to retain its strength even when subjected to deep scratches. In addition to increasing the strength of glass products, this invention can be used to control the appearance. For example, if a dopant that does not readily dissolve at solidification temperatures (discussed below) is added, a sample with a milky or opalescent appearance will be obtained. Such dopants are soluble, such as oxides of aluminum, alkali metals, titanium, chromium, zirconium and zinc.
It is a thick oxide. If color is desired, transition metal or rare metal ions can be used. For example, under oxidizing conditions, copper and iron turn the sample blue and brown or yellow, respectively. Under reducing conditions, copper and iron also make the sample red and green, respectively. Generally, cobalt makes the sample blue and neodymium makes it purple.
To obtain a bonito-colored appearance, elements that donate free electrons could be used. These are, for example, germanium, tin, lead and bismuth, all of which are used in a reducing atmosphere. In addition, the presence of colloidal metal deposits of precious metals will create various smoke color shades. In any method for forming the glass products of this invention, the formation of the porous matrix constitutes a value-adding step, but losses (e.g. breakage) after this step are would reduce economic yield. It has also been difficult to identify the factors leading to losses resulting from fractures, such as the formation of cracks and the appearance of bubble-like, light-scattering centers within the final product. In order to obtain increased yields and satisfactory and reliable control of the refractive index, we hereby demonstrate that the previous steps require operating in a special manner and sequence that has not yet been shown. The method was improved. In terms of yield, as in the production of conventional glass products, changes in methods do not necessarily result in a product without defects, nor do they guarantee that all such products will remain unbroken until subsequent processing steps. It is. The increase in yield means that the inventors have found a way to improve the statistical chance that glass ash or other glass products will remain unbroken until subsequent processing. However, this means that statistically acceptable products cannot always be guaranteed even when all the basic steps of the invention are employed. As already pointed out, the improvement lies not only in terms of yield, but also in ensuring that the desired refractive index profile is obtained to a satisfactory degree. This is mainly based on the following findings. That is, to obtain the best results, the step of depositing the solid material into the pores should be carried out in a manner that does not involve evaporation of the solvent, and the product should be prepared so that the subsequent heating step removes the solvent from the pores. It is essential to increase the temperature and, if necessary, the deposit should be adjusted so that the desired refractive index profile is achieved. The inventors have also found that certain dopants give particularly advantageous results due to their physical properties while achieving satisfactory products. and leaching, special care should be taken to reduce losses during processing of the glass rod.
The present inventors have found that cracks in the product occur due to one of the following factors. 'a - Inaccurate glass composition; b' Inaccurate heat treatment conditions for phase separation; and 'c' Inaccurate leaching. Guidance is given below on how to select operating conditions to reduce losses due to cracking and drying. This invention relates to a method of producing a desired distribution of reinforcement in a glass article as a function of its dimensions by adding strength modifying components (hereinafter referred to as dopants) to a porosity matrix having lotus vents. The method includes the steps of immersing a porous matrix in a solution of dopant, separating the dopant within the matrix, removing the solvent (if necessary, and decomposition products) from the matrix, and collapsing the porous matrix. It consists of a step of forming into a shell, and the special features of this method are 1.
Part or all of the dopant is precipitated by a method that does not involve evaporation of the solvent, and solvent removal is not initiated until after substantial formation of the solvent and removal of the solvent (if necessary, and decomposition products). The heat supply rate is adjusted to achieve and/or maintain the desired strengthening distribution within the glass article. The sequence of steps to obtain a particular reinforcement distribution is outlined below. The entire process begins with a porous product that has through-holes. That is, the steps are as follows. The '1' dopant is deposited into the pores by a non-evaporative process. This precipitation consists of [a' thermal precipitation, which reduces the solubility of the dopant or dopant compound in the solvent by lowering the temperature enough to cause the dopant or dopant compound to precipitate, and [b' changing the pH of the solution to the point of deposition]. to let;
Chemical deposition, such as replacing the original solvent with a solvent in which the dopant or dopant compound is only slightly soluble, or introducing a chemical that reacts with the dopant or dopant compound to form a less soluble dopant species. Contains. From now on, the term solvent will be used to denote a chemical species that is at some stage a liquid that fills the pores. ■
Final solvent removal begins only after deposition is nearly complete. '3' The rate at which heat is supplied to remove the solvent (and decomposition products if necessary) is adjusted to achieve and/or maintain the desired reinforcement distribution within the glass article. An outline of steps and groups of steps suitable for producing a stepped distribution (see Figure 4a) and a continuous distribution (see Figure 4b) is shown below. The process starts with a porous product and uses a thermal product of the dopant or dopant compound. Staircase distribution '1}
'a- Immersing the porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound. {b} Depositing the dopant by lowering the temperature. 'c} Immersion in a solvent for the dopant to partially redissolve and diffuse the dopant from the matrix. (
Only the dopant that has settled near the outer surface of the product is removed in this step. )'d} Step of evaporating the solvent. 'e} Process of heating to a temperature that collapses the pores. or ■ {a} Immersing the porous matrix in a solution of the dopant or dopant compound. 'b} Process of mirroring the dopant due to temperature drop. 'c' Partial drying of the porous glass rod. 'd
} The process of soaking in a solvent for the dopant and partially redissolving the dopant to diffuse it out of the matrix. (Only the dopant deposited near the outer surface of the product is removed in this step.) [e} Evaporating the solvent. 'f} Process of heating to a temperature that collapses the pores. Continuous distribution (a) Immersion of the pore matrix in a solution of the dopant or dopant compound. [b} Immersion in a solvent for the dopant at a temperature approximately equal to the temperature at which filling of the dopant into the pores occurs. The product remains in the solvent for a pre-calculated time. By repeating step B with varying dopant concentrations, the time history of diffusion is controlled to create the desired dopant distribution in the product. [d' Step of accumulating the dopant in the pores by lowering the temperature. [e- Step of evaporating the solvent. {f} Step of heating to a temperature that collapses the pores. As shown above, as a dopant It is preferred to use materials with solubility properties such that the desired concentration of dopant in the pores can be achieved by diffusing a solution of dopant into the pores at a certain temperature and then simply lowering the temperature and allowing the solution to accumulate. .Such a method is related to thermal accumulation.This method may be employed, but other methods may also be employed.Therefore, the present invention uses as a starting material:
With a suitable porous matrix, the strength modifying components are separated from the solution by lowering the solution temperature.
A method of manufacturing a glass article having a desired reinforcement distribution is included. As a method other than the thermal mirror method, there is a method in which the solute is precipitated by chemical means without relying on temperature drop. In this method, the common ion effect is used to reduce the solubility and deposit the solute (e.g. CsN03
The water solubility of decreases in the presence of 1N HN03. ). Reduction in solubility can also be achieved by exchanging the solvent, thus allowing deposition to occur in a manner that does not involve evaporation of the solvent. These methods include the addition of a suitable precipitating agent that reacts with the dopant or produces an appropriate change in pH. It is also possible to use a method that combines the steps of both thermal deposition and chemical deposition means.
This method is particularly useful when one or more dopants or dopant compounds are introduced into the pores. The present invention avoids any settling procedure involving evaporation of the solvent as a sole secondary procedure. This is because such methods do not yield consistent results. In direct evaporation methods, the solution evaporates from the surface of the product, causing the dopant to migrate from the surface into the interior. There is also a gravity-based vertical displacement method that deposits the dopant at the bottom of the product. Both of these effects tend to produce unfavorable distributions. It is fundamental to adjust the heating rate to avoid destroying the initial reinforcement distribution or damaging the lotus vent structure. Creating sufficient pressure to destroy intact structures is possible by generating steam or gas in an uncontrolled manner. Therefore, it is better to avoid letting the temperature of the solvent reach the boiling point where a large amount of vapor is likely to be generated. Various heating ranges and methods of controlling the heating to reach the desired results are shown below. Control of the solvent removal process is necessary to avoid undue destruction of the pore structure. i.e., initiating solvent removal at room temperature or below using a lock-proof method, and avoiding rapid changes in temperature that would cause excessively rapid generation of solvent vapor in an enclosed space. It is necessary to take precautions such as: The usual solvent removal method when the solvent is water is to place the product in a desiccator at about 2°C for about 2 hours, or at a temperature slightly above 0°C (
For example, by placing the product in a vacuum for about 4 hours (at 4° C.) and then increasing the temperature. Also, in some cases, the heating rate is maintained or reduced to a very low value so that the product remains within a certain temperature range for a sufficient period of time to ensure the continuation of the particular result that occurred before heating. I found it necessary to do so. In other respects, it may be preferable to move rapidly from one temperature to another, such as a temperature at which solvent removal is complete and pores are collapsed. Later in this specification, guidelines for aqueous systems are given, which are:
Something that is equally applicable if organic solvents or other non-aqueous systems or mixtures of such systems are used.
The following criteria can be adopted to select an appropriate dopant from among a large group of intensity-modifying components. {a' The dopant must be soluble in the solvent at an appropriate concentration so as not to adversely affect subsequent steps after filling. (b- The dopant must be capable of coalescing with the matrix either as a precipitate or as a subsequent thermally generated decomposition product. {c} The dopant must be capable of being lost from the matrix before the pores collapse. The physical or chemical state shall not change. Legs For high strength, the following additional conditions apply:
'11 When adopting the Tg method to create reinforcement distribution,
The dopant must be one that reduces the glass transition temperature of the porosity matrix. [21] When employing the expansion coefficient method to create a reinforcement profile, the dopant must be one that increases the expansion coefficient of the porous matrix. [3' When adopting a blending method to create a reinforcement profile, the dopant must be one that decreases Tg and increases the expansion coefficient at the same time. Since high light transmission is not required in this invention, compounds of many elements can be used as dopants. For example, there is no limit to the selection of dopants to create a Tg distribution. Two useful dopants are N and &03, which lower the Tg of the matrix by 80° C. and 4 pi, respectively. Other dopants that can be used to create the Tg distribution include oxides of lithium, potassium, shelmetium, phosphorus, germanium or phosphorus, or chlorides, silicates, shelmets, phosphates or germanates. There are salts such as, but not limited to. There are many dopants that can be used to increase the thermal tonicity of the matrix. For example, cesium oxide increases the coefficient of expansion of the matrix by 0.76 per mole percent. Other dopants that can be used include, but are not limited to, oxides or salts of heavy metal elements such as barium, lead, thallium, bismuth, thorium, and uranium. In addition, oxides or salts of elements such as rubidium, strontium, antimony and tin can also be used. Other dopants and dopant compounds can also be used as long as they meet the above criteria. It is not possible to list all combinations of dopant elements, however, such selection of useful combinations based on the guidelines provided is considered to be within the established criteria. When choosing a solvent, it is necessary to consider the following: 'a} A solvent that does not damage the porous matrix. [b} Solvents that can be substantially removed by pyrolysis accompanied by displacement with other solvents, evaporation, or oxidation (or high temperature reaction with a chemically active atmosphere). 'c} To achieve the desired level of dopants in the pores carried out by molecular packing,
A solvent capable of sufficiently dissolving a dopant compound or a combination of dopant compounds. 'd} When using the thermal deposition method, the dopant solution is
Such solvents have a sufficiently high temperature dependence of solubility to cause subsequent accumulation of dopant within the pores when cooled. [e' A solvent that, when used for overburdening by a solvent displacement method, has the special solubility properties required by the method. 'f' A solvent that is economically low cost and can be dried quickly. Although it is not possible to test all solvent combinations,
However, it has been found that solutions of water, alcohols, Kents, ethers, mixtures thereof and salts may be used, meeting the above solvent selection criteria well. In general, for reasons of ease and convenience, and the first step of the post-doping solvent removal step, it is better to carry out at or below room temperature, so there is usually no need to cool the pore-filled product. Therefore, it is better to adopt thermal deposition method. Preferably, the dopant used is water soluble, and the substance is highly soluble at temperatures on the order of 100 qo such that upon cooling to room temperature or below, a substantial amount of the substance separates, thus steep solubility coefficient (steepsolub) as appropriate for target deposition.
Preference is given to those having a rudder mcjent). More detailed guidance regarding solvent selection is provided by reference to Table 1. Table 1 shows the solubility of dopants in solvents at various temperatures. As already indicated, a number of guidelines need to be taken into account in selecting a scheme to obtain the desired result, and these can therefore be illustrated with reference to Table 1. First, in order to obtain the desired dopant concentration in the product that gives a significant increase in strength, a solution with a sufficiently high concentration of dopant must be found by appropriate selection of dopant compound, solvent and temperature. . In order to subaccumulate the dopant or dopant compound,
It is necessary to use a solvent with sufficiently low solubility. There is also a current need to remove substantial amounts of dopant from designated areas of the product, such as in the armor pouch of glass products, in which case solvents with intermediate solubility are useful. Such dopant removal, as opposed to molecular packing, is called unstuffing (stMfing). Hereinafter, this will be referred to as de-dopantization. Appropriate control of solubility for accurate deposition of dopants or dopant compounds can be achieved in a number of ways. ○'
For solvents in which the solubility of the dopant or dopant compound is highly dependent on temperature, thermal deposition methods are most appropriate. Thermal product method has the additional advantage of being able to block diffusion in the shortest time, thus making it possible to determine the desired composition distribution with a high degree of accuracy. This is shown in Table 1 when the dominant is CsN03. There, the solubility varies from the desired filling level at 95°C to 4°C.
℃ to the desired level of dopant removal. '21 Pillow product and thermal product due to common ion effect. The order product is caused or further enhanced by common ion effects. For example, when the dopant is a nitrate, the concentration of nitrate ions in the solvent solution is increased by adding another source of nitrate ions to the solvent (eg, nitric acid). This reduces the solubility of the nitrate dopant. (See CSNO in Table 1)
{3} Deposition by solvent displacement. Precipitation occurs by replacing a highly soluble solvent with a less soluble solvent. The high solubility of nitrates in water allows water to be used as a solvent for filling operations. Replacement of the water with an alcohol, ketone, ether or combination thereof resulted in the formation of the dopant. Typical solubility is shown in Table 1. {41 Change in dopant compound. The solubility range of the dopant compound can be varied by selecting different anions. For example, CsN
The solubility in water can be increased by replacing 03 with Cs2(C03)2. (See line 7 of Table 1) Table 1 Solubility 1-Projetyl Temperature Compound 9/100 Slight Solution Day 20 Methanol Ethanol Panole Mo'N03 (℃) 1.0SN〇3 >100
100 green onions
>952. 〃 10 100%

43. ″ 4
1 stipulation
44. 〃 1 30% 70
*45
・0sN〇3 10 70* 30 shots
226.
〃 1 15* 85*
227.0s200
3 >100 100%
228-〃
10 95%
5* 229. 〃
1 After 52 48%
2210・Pb(Japanese○3)2
>100 100%
>7011. 〃 1
0 30% 70%
2212. ″15%
95*
2213. La(N〇3)3 >100 100%

2214. ″ 10
15% 85%
2215. ″ 1
10 grandchildren 90 case 2
216-Nd(N〇3) 20
10% 90% 2217
- 〃 1
7 shots 93% 2218.
Ba(N03)2 32 100%
9519.
〃 10 100*
2220.
〃 5 100*
021. AI
○3)3 63.7 100 grandchildren
2222-day 3B〇3 27.6 100%
10023-
〃 6-35100%
22 As already pointed out, when carrying out the method of the present invention on the porous through-hole structure formed by phase separation and subsequent leaching of suitable glasses, it is possible to achieve salable purposes with good economic yield. In order to achieve a consistently satisfactory product, it is necessary to optimize the various stages of the method and to find correlations between the various parameters at each stage. The guidance needed by those skilled in the art is based on the following steps. m Selection of glass composition and heat treatment to obtain proper phase separation. '2' Leaching and washing. {3' stuffhng '4} Dopant removal (if necessary). ■ Drying and solidification. The guidelines given in steps 3-5 apply to all matrices, not to matrices made from phase-separated glasses. Glass composition and heat treatment time and temperature In order to obtain a satisfactory product, the glass composition must be separated into equal volume ratios when heat treated at a specific temperature, and when maintained at that temperature, a glass composition with the desired pore size should be obtained. It is necessary to select a phase-separable composition that provides a structure. Much guidance can be given to those skilled in the art in that regard. Thus, the inventors have found it convenient to select such compositions from alkali metal shelf silicate glasses. Further guidance regarding suitable compositions is then provided, as discussed below. A number of compositions suitable for use in the production of porous glasses for various purposes have been reported (see U.S. Pat. ), but they are not usually intended for strengthening by methods based on phase separation and IJ coaching of the soluble phase. The inventors have discovered that only a narrow range of known compositions are suitable for reinforcement purposes.
One representative such composition is shown in US Pat. No. 3,843,41, which is often undesirable. For example, a number of known glasses within the preferred range of U.S. Pat. No. 41, and shown below, were drawn perpendicularly to an 8 rib diameter bar at a rate of 1 inch per minute. Although these glasses phase separated, all of the compositions in Table 0 cracked upon leaching. Table 11 Known composition Na20 B203 Si02 AI2038 that cracked during leaching
30 62 08 35 57 0 8 40 52 0 10 30 60 0 10 35 55 0 10 40 50 0 10 30 59 1 10 35 54 1 10 40 49 1 Note Numbers are mole%.In particular, the following was also found. . {11 As shown in U.S. Pat. No. 3,843,341,
All shelf sodium silicate glass compositions drawn into rods cracked during leaching. The same was true for the compositions within the composition range indicated as the preferred composition range in the above patent. ■ US Patent No. 374
Many of the shelf sodium alumina silicate glass compositions shown in No. 3341 cracked when processed as described above. The same was true for compositions within the preferred composition range. '
3} Many of the glass compositions in the preferred composition range shown in US Pat. No. 2,221,70y cracked when processed as described above. Many of the silica-based glass compositions mentioned above have proven unsatisfactory due to the need to ensure satisfactory yields of product. However, the inventors have discovered a wide range of useful glass compositions that have not yet been demonstrated. In addition, the inventors have discovered a set of criteria that can be applied to fix other specific ranges of phase-separable glass compositions that give satisfactory yields of product. From a commercial point of view,
Although almost all silicate glass systems exhibit a phase-separated composition range, it is most convenient to use shelf-alkali silicate IJ glasses because they exhibit a wide phase-separated composition range. In order to obtain a satisfactory product, it is necessary to select the composition as follows. '1' A composition that separates into two phases, a high silica phase and a low silica phase, by heat treatment. Preferably, the low silica phase is dissolved in a suitable solvent. ■
A composition that separates into phases with approximately equal volume ratios by heat treatment at a specific temperature, and when that temperature is maintained, it becomes Rentsu Microstructure. Glue A composition that melts easily and is easily purified by conventional methods. ■ A composition that is relatively easily molded and exhibits little phase separation during the molding process. Below, a systematic procedure for selecting a suitable composition is presented. [1' Almost all oxalic acid glass systems exhibit a compositional range of phase separation. However, shelf-alkali silicate glasses that exhibit a wide phase-separated composition range have commercial value. The low silica phase of glasses in this composition range can be easily dissolved by a single acid solution.
Also, it is now necessary to add pond components such as aluminum oxide to improve certain properties of these glasses. However, in phase separation, certain oxides are undesirable because they enter the low silica phase and are difficult to dissolve with a single acid solution. Thus, only those that do not substantially reduce the solubility of the low-silica phase are suitable other components. '2} After determining the glass system (along with the dopant), next we determine the compositional immiscible region C and its coexistence temperature Tp.
need to be determined. Tp (C) is a temperature equal to or higher than the temperature at which the glass (C) is uniform. Methods for determining Tp are described in the known literature. (For example, W. Haller, D. J. Bl.
ackb mountain n, F. E. WagSPffand R. J
.. “Na20-B203rSi02” by Charles
"Metastable, immiscible surfaces of systems" J. Amer. Cerem.
Soc 53 [1}, Kiichi 9 (1970)) [3] It is necessary for the present inventors to determine a composition C, which exhibits an equilibrium volume fraction of about 50% at at least a certain heat treatment temperature. I discovered that. Let this temperature be 9 (C,). The method for determining this temperature is as follows. 'a} Select three (or more) temperatures T, , T2, T3 (approximately 5 and 0 apart from each other). Insect <T2kuT, KuT. (C,) The temperature of the glass sample is T,,
At T2 and T3, heat treatment is performed for a long time until the color becomes white. [b--The volume fraction V(T) of one phase (the same phase was selected for all samples) of these heat-treated samples was measured using an electron microscope. {
c} A plot of volume fraction V(T) versus heat treatment temperature T was created. By interpolation (or extrapolation), the volume fraction is 50 (soil 5
)% (ie, To(C,)) was determined. [4
} After knowing Tp(C) and To(C,), it is necessary to determine the composition range (C2) within the composition range C, as shown below. {a) 575002T. (C2) 50 and 0 feet 750℃2Tp (C2) and 60
0:00 pm These temperatures are chosen to avoid long heat treatment times. Of course, other ranges can be selected if long-term heat treatment times of one week or more are acceptable. ■ The composition range C2 is further narrowed by the requirement that it be easily purified during melting. This requires that the viscosity of the melt at high temperatures must be sufficiently low. A narrower range of this C2 is defined as C3. That is, all glasses belonging to C2 are further properly refined. We have found, for example, that a convenient point of view for identifying glasses that can be purified is at least 28% B20
It has been found that glasses containing 3 can be satisfactorily purified. ■Although easily purified and phase separated at a volume fraction of 50%, the composition of C3 is not entirely desirable. That is, there is an additional requirement that the desired composition should exhibit little phase separation during the molding operation. The degree of phase separation during the forming process is influenced by the viscous properties of the glass at and below the coexisting temperature, the dimensions of the product being formed, and the cooling rate. In order to determine the composition C4, which exhibits little phase separation on cooling at and below the coexistence temperature, products with wall thicknesses of several orders of magnitude are
It is cooled at a slow enough rate to prevent the development of large thermal stresses. The degree of phase separation that occurs in these products can then be determined. Within the composition range C3 that does not undergo phase separation during the molding process, there is a composition range 4 that is more limited. A composition satisfying this condition preferably has a Tp of 710 to 600°C, more preferably 695 to I000. '7}
The final criterion is to ensure that there is sufficient compositional difference between the two separated phases for effective leaching. Therefore, only the composition C* that satisfies the following conditions within the composition range of C4 is selected. Tp(C*)-T. (C*)
Now that the desired composition range C* has been found, any composition Co can be selected. The heat treatment temperature and time for this particular composition of Co is determined by the following procedure. 'a- The Co heat treatment temperature is set equal to ~(Co), ie the temperature at which the volume fractions of the two phases are equal. If C* is chosen correctly according to the above criteria, this temperature is not so low that the time required to obtain a suitable microstructure for leaching becomes too long and uneconomical. Similarly, this temperature is not too high either. If it is too high, the following can be said. [1] Deformation of the glass occurs during heat treatment. [2] If the heat treatment temperature is 160 qo or higher, which is higher than the glass transition point, the phase separation will be rapid and the controllability of the phase separation will be poor. According to these requirements, the heat treatment temperature TH is preferably limited to the following range. 575q○>TH(C.)=T. (C.)>50,000 {bl T days (Co) was determined, so the heat treatment is determined by the conditions that provide a microstructure suitable for leaching. Heat treatments are carried out at different times. That is, ra (1 hour) < t2 (2 hours) < ra (3 hours), etc. The time tma beyond which the lotus suitability of the structure begins to fail
x can be determined by electron microscopy. The size of the phase that can be leached is determined by micrographs and the preferred heat treatment time is less than tmax, but the size of the microstructure at that time is at least 150A, preferably less than 300A. We applied the above criteria to shelf-alkaline silicate systems and identified certain features of the composition range that contribute to good yields of the final product and especially those with a certain thickness, such as phase separation during molding. Or problems arising from insufficient phase separation in the phase separation process could be overcome. Phase separation during molding of glass products from the melt, and insufficient phase separation or destruction of Rentsu's slow structure during phase separation heat treatment, are caused by the leaching process of the phase-separated glass and the drying process of the leached and filled glass. This results in cracking of the glass during subsequent steps such as. Here, it has become clear that the composition of the composition that provides the best yield falls within the wide range shown below. (All numbers are mol%) Wide range Preferred range S
i02 48-64 4 9.5-59B2
03 28-42 33-37th 20
4-9 6.5-8AI203
0-3 0-2.0〃 0
-1.0 0.20-0.8o
0-3 0-2.48 〇-
〇-5 〇之 ○・1-11〇
〇. 2-0. 8 In the table above, Q is AI20
3 concentration (mol%), x is p + (1'3) Q one, and p is relative ○/R20 (A20 is K20, RQO and C
The sum of the mol% concentration of s20, R20 is Li20, Na2
0, K20, RQO, and the total amount of mol% concentration of Cs20), and the input is the ratio Li20/R20. Since the presence of N203 in the glass affects the results,
First, we will discuss glass that does not contain N203. Under these conditions, the total amount of peak 203 in the range shown in the table is applied to R20, namely Li20, Na20, K20, RQO and Cs20, so that the wide range of p is 0.
1 to 1.0. If the concentration of K20 is zero, the upper limit of the range of p is 0.8. Lithium glass tends to become opaque, so its chemical (Li20
) is preferably not used. In this case, R20 is the sum of the concentrations of Na20, K20, Rb20 and Cs20. All other limitations and conditions remain. Rubidium and cesium glasses are more expensive than those made from sodium and potassium. They can be excluded from an economic point of view. At that time, R20 is the sum of Na20 and K20. All other limitations and conditions remain. When more than 0.5 mol of AI203 is present in the glass, R2
A wide range of 0 is between 6 mol% and 9 mol%. The most economically preferred composition with an AI of 203 is N
It is composed of R20 consisting only of a20 and K20, or R20 consisting only of Na20. The glass compositions shown in Table m were identified using the above criteria and were found to be satisfactorily used in the molecular packing method of the present invention. That is, these glass compositions provided satisfactory control of the pore structure after phase separation and bleaching, and good yields of the final product. Table plate ratio 57.7 35 5.7 0 0
0 1.6 0 1.6 0 0.53
X 56 36 4 4 0
0 0 0.50 0 0. 50 67
0 illusion 56 36 6 2 0 0 0 250 0
25710 dishes 53 38 8 0
0 0 1.0 0 1.0 0 33
681 Another key feature of this invention is the leaching of a shelf silicate glass that is capable of phase separation. Before leaching, leaching is carried out in order to remove dirt on the surface, or to remove the surface layer of the glass which has a composition quite different from the inside due to the volatilization of components such as 03 and N during molding. Approximately 1
It is better to apply sand etching. The concentration of the acid solution, the amount of the leaching solution, and the leaching temperature have no direct relationship to the progress of leaching. In leaching, it is fundamental to contact the product with a sufficient amount of leaching solution to dissolve the soluble phase. Leaching rate is usually controlled by adjusting temperature. The glass should be at a temperature above 80 qo, preferably above 90°C. Also, N
It is desirable to use an acid solution saturated with H4CI or an equivalent compound that can reduce the concentration of water in the acid leaching solution. Since the thickness of the outer layer swelled by the leaching treatment causes damage to the inner hardening layer, the use of the acid solution reduces loss due to cracking of the product by controlling the swelling of the hardening layer. It has been found that the rate of leaching, and the redeposition of shelf salts into the pores of the glass during leaching, can be regulated by controlling the concentration of shelf salts in the acid leaching solution. Glass combs (length: 0 ground, diameter: 8 sides) heat treated at 550 mm for 1 hour and 30 minutes with a leaching solution containing 327.3 nights of NH4CI, 33.6 M of HCI per night of water, and varying amounts of B203. , composition 57% Si02, 35%
&03, 4% Na20 and 4% K20), the leaching speed at 9yo was measured. As a result, it was found that when the amount of B2Q in the leaching solution increased, the leaching time became longer. The results are shown in Table W below. N 61.5 642±50 spots. 7 725 Sat 50106
.. 1 It is thought that reprecipitation of shelf salts into 11670±50 pores leads to destruction. This can be avoided, for example, by replacing the leaching solution with increasing shelf salts. However, this requires large amounts of leaching solution.
For example, in order to keep the leaching time from exceeding 60 ppm, 1550 ml of leaching solution is required per 100 mm of glass. However, this increases costs and also creates pollution. To this end, it has been found convenient to provide a cold trap so that excess material is continuously removed from the solution as it enters the solution from the product being leached. Cold traps are effective at speeding up the process even at temperatures several degrees below the glassware temperature. Preferably, the temperature of the cold trap is 20°C lower than the temperature of the glassware. When NH4CI is present, the acid solution
It is convenient to choose a cold trap temperature that continues to saturate. Without the presence of N-ratio CI or an equivalent compound in the leaching solution, glass rod breakage can be suppressed to a low level. However, since statistically there is an equally low level of glass twill failure when N ratio CI is present, the amount of NACI should be greater than or equal to 1% by weight, preferably 2% by weight. The most convenient method for determining the appropriate leaching time is to leaching the glassware and measuring the mass of the product at time intervals until little or no weight loss is observed. Leached products are usually washed with deionized water. Certain compositions of glass exhibit silica gel deposits within the pores, which can be removed by cleaning with NaOH. It has also been found that this deposition can be minimized by composition selection. The compositions in Table M alleviate this problem, especially those with at least 4 silica. If the porous matrix is produced from the already mentioned phase-separable glasses or by e.g. chemical vapor subthinning methods, the selection of appropriate conditions for filling and dedopuntation is
This can be done according to the guidelines shown below. The dependence of Tg or coefficient of expansion on the concentration of dopant or dopant compound can be determined by a literature review or by appropriate experimentation. These determine the optimal concentration of dopant or dopant compound required by the glass product. A sufficient amount of dopant or dopant compound must be dissolved in the fill solution to reach the desired concentration at a particular fill temperature and time. These parameters can be determined by the following procedure. '1} Determination of the filling temperature of porous glass products [a} Determine the dependence of the solubility of the dopant or dopant compound in a suitable solvent on temperature. (b) The filling temperature is between the temperature at which the solution of 'a' is saturated with the desired concentration of dopant or dopant compound and the boiling point of the solution. ■ Determining the filling time of porous glass products The filling time depends not only on the concentration, temperature and composition of the dopant solution, but also on the size of the microstructure of the porous glass product. The procedure given here is for a given set of dopant solution, temperature and microstructure of the glass rod. For changes in any of these variables, this procedure should be repeated or modified appropriately according to guidelines. [a- Measure the diameter (ao) of the porous glass rod and immerse it in the dopant solution. [b} Monitor the weight of the porous glass twill as a function of time. {c) Weight change of the feature with respect to time t y(t) = [n(
By plotting t)·n(〇)]/[n(o)-n(o)], the time to beyond which the weight hardly changes is determined. n(o), n(t), n(target) are the initial weights, respectively.
The weight at time t and the weight at infinite time (an extremely long time). 'd - With the same dopant solution and the same temperature, the time t required to fill another porous glass comb of diameter a is given by the following equation: t=shi[ki]2 Example A porous glass hakama was filled with a concentrated aqueous solution of CSNQ (solution 100 kites [per 120 min CsN03]) at 100°C. The radius of the glass twill was 0.42 skin. Weight increase as a function of time was measured. The results are shown in FIG.
It can be seen that after about 200 minutes, the weight of the glass skein hardly changes. Thus, a suitable filling time for this glass rod is about 4 hours. [31 Determination of the dedopant time to create a continuous distribution in porous glass products by the total amount of dedopant In order to create a continuous distribution, the filled glass products made in '21 were partially de-dopanted by diluting them in a solvent. Become a dopant. This needs to be done at a temperature that does not cause the dopants to heat up. The dedopantation time depends on temperature, microstructure and desired compositional distribution. For example, the procedure presented here is for a given filling temperature and parabolic distribution. [a} Dedopantation studies were performed at the temperature at which the glass rods were loaded by monitoring the weight change as a function of time while the glass rods were immersed in the solvent. 'b} Equation '1} was plotted against the feature change y(t). n(〇-n(〇)...[1} y(t)=n(target)-n(o)'c- The dedopant time to depends on the desired distribution. It is now in the following range. For distributions of other shapes, similar equations for y(et al.) hold.Example: Porous cells filled at 100 °C with a concentrated solution of CsN03 (solution 100% per 120% CsN03) A glass rod was selected. It was then dedopantized in 100° water and the weight loss was monitored as a function of time. The results are shown in Figure 6. The range of dedopantation times can be calculated from the graph. {4) Determination of the dedopant temperature and time for creating a step distribution by thermal deposition The dedopant temperature for a step distribution depends on the desired strength of the product and the dopant solution. Since the coefficient of expansion (or high Tg) of the surface layer should be as low as possible, the dedopant temperature is typically a few degrees above the freezing point of the dopant solution. The time required for dedopantation depends on the thickness of the surface layer to be compacted, as well as parameters such as the dedopant temperature, the concentration of the previously used filling solution and the size of the microstructure of the porous glassware. Here the procedure is based on a predetermined set of these variables. If the values of any of these parameters change, the entire procedure will need to be repeated and adjusted according to this guideline. If the desired surface layer thickness is d and the wall thickness of the product is a (>d), then the following equation holds. Y=4
No. [1-(No. g)] g is a geometric factor, and when g = 1, it is cylindrical, and when g = 0, it is flat. By knowing Y, you can correctly determine the dedopant time by following the steps below. (a) A study of dedopantation in a desired solution at a desired temperature was carried out by monitoring the weight change y(t) of the charge as a function of time. (b 'We plotted the change in weight of the feature (formula m) with respect to time. 'c - From the above plot, the time to when y (ra) = Y
I found out. This is the desired dedopantation time. The practical application of the dedopantization procedure is often to reduce the dopant concentration in the outer layer of the product so as to obtain the desired reinforcement distribution. As mentioned above, this means that, for example, if the actual filling is 9yo
by replacing the dopant solution with a dopant-free solvent at the same temperature, or by replacing the dopant solution with water or dilute nitric acid if the system is aqueous. This can be done by At that time, the dopant tends to diffuse outward, so
The dopant concentration in the cross section of the porous matrix varies. Of course, the time required for dedopantation depends on the volume to be treated, but in the case of a glass product with a thickness of 8 mm, about 20 to 3 G minutes are required. Then, it is preferable to stop the dedopantation by replacing the solution surrounding the glass particles with the cold solvent. Alternatively, in the case of water-soluble systems, nitric acid cooled with water or ice at a temperature near the freezing point is used. In the case of water-soluble systems, it has been found that the endpoint can be controlled by measuring changes in the electrical conductivity of the water used for dedopantation. [5- Drying or Solvent Removal Drying has two problems that affect the economics of the process and the quality of the product. These are cracks in the porous glass structure and changes in the dopant composition distribution. The occurrence of cracks is a statistical problem,
Despite the drying procedure, samples may remain during the process. However, in order to operate the process on a commercial scale, it is necessary to employ procedures that minimize cracking and improve process economics. Such procedures should be such as to prevent dopants from migrating from within the product to the surface resulting in undesirable dopant distribution. Due to the movement of the dopant, the dopant concentration in the central region decreases and the refractive index in the peripheral region increases.
As mentioned above, the resulting dopant distribution is dependent on dedopantation. Since an appropriate dopant distribution has been obtained in the presence of a solvent in the pore structure, it is essential to dry, that is, remove the solvent, without changing the dopant distribution to an undesirable state. A breakdown of the drying process revealed that there are many factors that influence this process. They are shown below. [Generation of a' gas The gas generation sources are the solvent, the dopant decomposition product, and the dissolved gas. If gas evolution is rapid due to rapid heating or insufficient gas removal, the differential pressure created within the pores can destroy the glass and/or transport dopants from inside the glassware. Resulting in. {b} Most of the size-changing solvent is removed from the porous glass, but the solvent layer attached to the surface remains chemically bound to the surface of the porous glass. When they observed this effect using water, they found that this layer persisted up to high temperatures. This phenomenon can also occur with other solvents. The sample shrinks as this layer is removed. If large differential shrinkages occur in the porous structure, the stresses can increase to the point of cracking. [C
) Decomposition of the Dopant Compound The dopant used in the form of a solution is generally a compound that decomposes thermally. In this invention, a dopant compound is selected that decomposes before the temperature at which the Z-pore collapses. This decomposition process is generally accompanied by the evolution of large amounts of gas. Generally, in order to prevent the occurrence of cracks and the movement of dopants, it is desirable to control the degree of heating during heating to a temperature range in which decomposition occurs. [d- Mass transfer occurs at several stages of the drying process. When the product is first dried, the dopant that remains in solution migrates to the surface and is deposited there as the solvent evaporates. If the solvent evaporates violently or boils, even the precipitated dopants can be displaced. After decomposition, if the dopant crystals are small, they are transported in the gas phase. If the dopant has sufficient vapor pressure, redistribution of the dopant through the gas phase will occur. If the dopant is a liquid, it will be redistributed by gravity. Below is an outline of a preferred method that appropriately solves these problems. The initial removal of most of the solvent is accomplished by employing conditions where no boiling occurs. In the case of aqueous solutions, two approaches were used. One method is to first dry the porous glassware with settled dopant in a desiccator (under 1 atmosphere) at 220°C for 2 hours and then place it in a drying oven. Another method consists of placing the product in vacuum at a temperature below 1030°C and above the freezing point of the solution. In this method, when an aqueous solution of CsN03 was used as a dopant, it was found to be convenient to carry out the reaction at 4° C. for 24 hours. To further reduce the occurrence of cracks, it has been found convenient, when using an aqueous solvent, to wash the product at the end with a non-aqueous solvent that does not react with the glass. A suitable solvent is, for example, methyl alcohol. It has also been found that it is preferable to slowly warm the glassware maintained below 100 to room temperature under vacuum and hold it for typically 2 hours before transporting it to the drying oven. In the case of non-aqueous solutions of dopants, it has been found suitable to place the glassware under vacuum at room temperature for two periods and then to transport it to a drying oven. This speeds up the process compared to methods using aqueous solutions. In the drying oven, the sample is heated under vacuum to a high drying temperature at a heating rate of no more than 3 pi/h, preferably 15°C/h, since a low heating rate can reduce cracking and avoid dopant redistribution. Heating is desirable. A suitably low heating rate will dictate the economics of the process. In some cases, it may be cost effective to accept a higher breakage rate in order to increase the rate of product production throughout the process. However, the increase in heating rate must also be balanced against the increased risk of destroying the desired reinforcement distribution of the crack-free product. High drying temperatures depend on the porous glass matrix. It is determined by the following facts: That is, the bubble destruction should not be too high or too low. Otherwise, the drying rate would be too slow to be economically useful. Appropriate values can be found by first crushing the pores of an unfilled product and measuring its glass transition temperature Tg. and preferably 50 oo below the glass transition point.
It is advisable to choose a high drying temperature between and 15,000. More preferably, 75 below the glass transition point, 12
A narrow range of 0:00 is good. The next stage of drying is to dry the glass under this high drying temperature for 5 to 20 field hours, preferably 4
It is to maintain 0 and 12 insect temples. During this period, the glass can be kept under vacuum or under a gas atmosphere selected according to the desired optical properties of the final product, such as the color absorption spectrum, for example. At high drying temperatures (i) multivalent ions, especially transition metal ions, to control the state of ionic valence; and (ii) to control the state of valence or zero ionic valence of noble metals, a reducing atmosphere or an oxidizing Any atmosphere can be adopted. For example, Cu20 gives blue, Cu+ gives red, and Cu gives brown. Passing gas around the product is desirable as it aids in the drying process. If the decrease in hydroxylion concentration is not significant, this retention period can be removed. A reduction in hydrogen ion concentration (or moisture) results in increased transmission of longer wavelength infrared radiation, increased transmission of ultraviolet radiation, and lower DC and AC conductivity losses. According to a preferred procedure, a porous glass article having a glass transition temperature of 725q0 is heat treated at 625°C (100 minutes below the glass transition temperature) for 9 hours with oxygen gas flowing around the sample. '6} When the fixed drying process is completed, the pores of the product are immediately crushed. The temperature of the product is rapidly raised to a temperature at which solidification occurs.
Solidification is complete when the pores of the product are collapsed and the product is cooled to room temperature. If the product is to be further processed by reheating above the solidification temperature, the solidification step must be carried out at or below atmospheric pressure. If I do not,
Gas generation is likely to occur during reheating, resulting in the formation of bubbles. If the matrix is produced from a glass capable of phase separation, it is desirable to heat the porous glass sample under reduced pressure of oxygen (approximately 1/5 bar) to 825 oo, where solidification occurs. Examples of the present invention will be shown below, but these are not intended to limit the invention in any way. Examples 1-V Example 1-V shows an example in which a porous matrix was treated with solutions of dopants at various concentrations and solidified into glasses with different concentrations of dopants. A general procedure and subsequent processing to produce a porous matrix from a phase-separable glass is provided below. Each example also illustrates the use of different dopants in a range of concentrations, different solidification temperatures, and different final glass compositions. Melting and Forming A glass with a composition of 4 mol% Na20, 4 mol% K20, 36 mol% B203 and 56 mol% Si02 was melted and heated to produce a homogeneous melt, which was drawn. using a cooling coil with a diameter of 0.7 to 40.8
Obtained the enemy's glass rod. The heat-treated glass rod was heat-treated at 550 qC for 2 hours to cause phase separation. Etching before leaching: Each glass rod was etched in a 5% HF solution, and then washed with water for three times. Leaching glass comb containing 2% by weight of NAC1
Leaching was carried out at 95°C by CI. The leaching time was chosen in advance to reach a stage where the rate of weight loss was almost zero.
The coaching time selected in these examples was greater than 3 field hours. During leaching, the shelf acid concentration of the leaching agent was maintained below 50 qo by providing a cold spot at 40 qo, which speeds up the leaching and increases the shelf acid concentration within the pores of the matrix. A re-drying oven of the compound could be avoided. The temperature of 40° C. is chosen so that there is no drying oven for the N ratio CI from the leaching solution. This temperature is above the saturation temperature of the CI so that a suitable amount of N is maintained in solution to greatly reduce sample destruction. Washing The leached material was washed with deionized water. The washing cycles were conveniently controlled by determining the concentration of iron in the effluent. For convenience, washing was carried out at room temperature using one volume of water per volume of glass. In discontinuous operation, the water should be changed about 6 to 8 times, giving a wash time of about 3 days. It is better to simply replace the filling wash water with the filling solution, which is an aqueous solution of each dopant, for a smooth transition from the last washing step to the filling step. This is done by draining the water and filling the tube containing the porous glass comb with the filling solution. In Examples 1 to N, when the sample was removed from the filling solution and cooled to 2 or 0, the dopant was partially precipitated in an amount corresponding to the water solubility of 2 in the residual solution filling the pores. did. (For example, 10 ml of Ba(N03)2 per 100' solution remaining is dissolved in the water in the pores after thermal deposition at 220 ml of Ba(N03)2 per 100' solution remaining. Yunori BQ is dissolved in the water in the stomata.
) The remainder of the dopant was deposited during the drying process, which was initiated by placing the porous product in a desiccator at atmospheric pressure for 2 hours at 2°C. Drying was then continued under vacuum in an oven heated to a high drying temperature (previously defined) at a salt ramp rate of 1 o/h. This high drying temperature was determined by the method described above, and was 625° C. for the sample used in Example 1 without and ShiW. Holding Time The glass shim was then maintained at a temperature of 625 oo for 96 hours with ambient oxygen gas flow. Upon completion of the solidification hold time, the temperature of the glass rod rises rapidly to a high temperature (given in each example) at which bubble collapse occurs under reduced pressure of oxygen (approximately 1/L). . In Example 1, mother 0 is used as the dopant. If the dopant does not re-act at higher temperatures, it will be immiscible with the base glass at the bubble bursting temperature, rendering the glass opaque. In Example 0, &03 is used as a dopant. B203 is desirable for strengthening glass using the Tg method because it reduces the glass transition temperature. Example m
In this case, P is used as a dopant. Pbo decreases the glass transition temperature and increases the expansion coefficient. Example
1 Example m Molecularly packed dopant (Pp(N03)2, day 3803 aqueous solution) with mother ○1 B203 Glass comb number 7, P(NQ)2 of 40 min per 100cc of water
85 by dopant solution consisting of and 10 Yuhi 3803
Filling at oo for 1 hour and bubble bursting at 82500. Example Molecule-filled dopant (axis (N03) 2, melon B03 aqueous solution) by W Jijyu B203, glass comb number 8, Ba (N03) 2 of 12 min per 100 cc of water
85q by dopant solution consisting of and 6 evening sun 3803
Filling for 4 hours at o and pore destruction at 830°C. Example V The above examples all involve uniform doping (doping) of a glass rod.
ping). As described above, the dopant concentration in the outer layer of the glass spores is reduced by leaving the glass shavings for a sufficient period of time for the dopant solution to diffuse into the pores so as to obtain a certain compositional distribution in the bubble-broken glass scombs. Is possible. By the procedure already described, two porous glasses were prepared and a solution of 100'
It was immersed in an aqueous solution of CsN03 at a concentration of 120 ml at 95 ml for over 4 hours. Next, add 95 glass twills.
Transferred to q0 water and left for 11 and 20 minutes, respectively. Then, after a predetermined period of time has passed, each glass shank is
℃ water for 1 minute to create a thermal product of CsN03. The solvent was then removed and the glass rod was bubble-busted as described above. It was measured by the obtained refractive index. The composition distribution is shown in FIG. Several porous glass slats prepared by the above method of Examples were soaked in CsN03 and Cs2C03 solutions as shown in Table V at 95'0 for over 4 hours. Next, these glass rods were dedopantized to obtain a stepped refractive index profile. The time required for dedopantization was determined using Figure 3. (In other words, in the case of glass comb sample 13, y=
(to)=0.50, and according to Figure 3, to=300
(min)) The filled glass rods were de-dopantized by dilution in ice water for 300 minutes, then the water was removed and the glass shims were bubble-ruptured as described above. Table V shows the Cs20 concentration measured by the refractive index in the central part of the glass shank.
Shown below. Table V Examples Skin As already mentioned, when using dopant-filled glass combs, it is important to dry at low speeds at temperatures between 0°C and around 60°C. This example illustrates the difference in composition distribution due to different heating rates. Some of the filled bubble-filled glass rods used in Example V were dedopanted to produce a stepped index profile as shown in Example W. After thermal deposition, the glass twill was dried under vacuum at 4° C. for 2 min. Next, heating was carried out under vacuum at heating rates of 50, 30, and 150 hours per hour. FIG. 8 shows the concentration distribution measured using the obtained refractive index distribution. A heating rate of 10,000°C per hour resulted in considerable breakage of the glass ridges. Example W A filled porous glass rod after leaching and washing as described in the first part of Example 1-W was soaked in 10 ml of water.
It was immersed in CsN03 solution of 120 g/0 cc for 4 hours. It was then dried in a desiccator for 2 hours at room temperature. Since the obtained sample was uniformly packed, it was then soaked in water for 2 hours at a temperature of 4 °C to introduce a certain distribution.
Washed with N03 for 30 minutes. It was then vacuum dried at the same temperature. Once most of the water was removed, the temperature was gradually increased and the sample was slowly dried as indicated in the preferred procedure of this invention. At intermediate temperatures, CsN
03 was decomposed into Cs20 and various nitrogen oxides. Solidification was complete when the sample turned from white to clear and the sample was removed from the oven. According to measurements at room temperature, the sample was 10
It had a surface stress of more than 00 Cape si, an expansion coefficient of 3.1 x 10-6/°C, and an operating temperature of more than 700°C.
The thickness of the compressed layer was over 20 mils. This final glass was stronger than a similar one made of fused silica. EXAMPLE K As already indicated, the choice of dopants, solvents, and loading and dedopant operating conditions, the combination and perversion of these parameters to obtain the desired results, or the modification of operating conditions, etc. can be varied widely. I can do it. This invention provides guidance to those skilled in the art, and this example illustrates substitutions and combinations of parameters that yielded satisfactory results. All porous glass rods used were manufactured by the general procedure previously described, and solvent removal and heating were performed under favorable conditions. The results obtained are shown in Table 1. Column and row notes for this table are listed below. 1st column Dopant used. 2nd column Dopant concentration per 10' solution. 3rd column Solvent, ie the solvent used in the first filling step. Column 4: Temperature (00) and time required for the first filling step. Column 5 Solvent A. This solvent is used to reduce the concentration and cause compositional changes and to cause dopant deposition. Column 6 Temperature (°C) and time required for change in dopant product and composition distribution. Column 7 Solvent B is used to properly adjust the dopant concentration in the matrix; by causing further deposition before solvent removal, a more complete reduction of the dopant concentration near the glass surface is possible. Column 8 Temperature (°C) and time required to adjust dopant distribution by further solution treatment. Column 9 indicates the temperature (°C) at which drying begins. (V) shows drying under vacuum, (A) shows drying at atmospheric pressure in a desiccator in the first stage. Column IQ Shows the measured values of composition by refractive index. The first row is the same as glass birch sample 13 in the example,
Contains a comparison with the second row. The second row includes further treatment with methanol and water, while using the same loading solution but increasing the difference in refractive index. 3rd line CsN03 is replaced with highly soluble Cs2C03. The filling operation can therefore be carried out at room temperature. 4) Using different dopant and solvent combinations9
I'm doing it. 10. Indicating the use of mixtures of dopants and 1.
1 line. Line 12 Neodymium nitrate is used as the dopasotho, and an organic solvent is also used. S Funabe” Kasumi Koiiso. S place q to ten skillful lotus groove bonito * YS S acid hog se'ya' Yumawari ant connection wide key. )'s Niwayama Koi Hajime S' day. ○Heartful growth is difficult to put into practice. . Such reinforced glass rods can be used as preforms to make high strength fibers used as reinforcing materials. If a flat glass sheet is strengthened according to the present invention, it can be used as a window that can withstand large temperature differences due to sunlight and pressure differences due to strong winds. Molded sheets of this material can withstand thermal as well as mechanical shocks and can therefore be used as stove tops. The advantage of this invention over the heat treatment method for tempered glass is that it can be easily cut after tempering. This is because the tension in the center can be maintained lower than in the heat treatment, which corresponds to surface compression. The reason for this is the improved control of stress distribution made possible by this invention. To prevent loss of strength due to scratches,
The thickness of the surface layer can be about 10 mils or more, preferably 10 to 20 mils. For example, the glass fins of the example skin can be cut with a diamond saw without breaking them, and can withstand scratches. In this invention, the interior of the glass is 80% (preferably 80%
Since the surface has a silica content of only 5% (5%) and more than 85% (preferably 90%) silica, glass products made in this way are chemically relatively inert and are suitable for use by infants and young children, for example. Can be used for food and dish containers. In all of these examples, removal of sodium by leaching is a problem when using normal soda-lime glass. Furthermore, if the total silica concentration is less than 80 mol %, it becomes difficult to melt the glass and molecular filling cannot be performed, which is not preferable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はA相とB相とで異つた濃度を示す強化ガラスの
断面積、第2図はA相とB相とで異つたガラス転移温度
を示す体積−温度グラフ、第3図はA相とB相のガラス
転移温度下で異つた熱膨張係数を示す体積−温度グラフ
、第4図は階段分布aと連続分布bを示す模式図、第5
図は10000のCsN03の濃縮水溶液により気孔質
ガラス榛を充填した場合の重量増加一時間グラフ、第6
図は100qCのCsN03溶液で充填したガラス榛を
100℃の水で脱ドパント化した場合の重量増加一時間
グラフ、第7図はそれぞれ11分(曲線1)および(曲
線2)間95こ0で脱ドパント化した2本のガラス棒の
屈折率分布により測定された組成分布を示す図、第8図
は充填されたガラス棒を真空下でそれぞれ15,30お
よび5000/hrの昇温速度で加熱した場合の屈折率
分布により測定された組成分布を示す図。 Fig.l Fig.2 Fig.3 Fig.4 Fig.5 FIg.6 F‘9.7 Fig.8
Figure 1 is a cross-sectional area of tempered glass showing different concentrations in phase A and B, Figure 2 is a volume-temperature graph showing different glass transition temperatures in phase A and B, and Figure 3 is a Volume-temperature graph showing different thermal expansion coefficients under the glass transition temperature of phase and B phase, Figure 4 is a schematic diagram showing step distribution a and continuous distribution b, Figure 5
The figure is a 1-hour weight increase graph when a porous glass rod is filled with a concentrated aqueous solution of 10,000 CsN03.
The figure shows a 1-hour graph of weight increase when a glass rod filled with 100qC CsN03 solution is dedopantized with 100℃ water. Figure 8 shows the composition distribution measured by the refractive index distribution of two dedopantized glass rods. Figure 8 shows the filled glass rods heated under vacuum at heating rates of 15, 30, and 5000/hr, respectively. FIG. 3 is a diagram showing a composition distribution measured from a refractive index distribution when Fig. l Fig. 2 Fig. 3Fig. 4 Fig. 5 FIG. 6 F'9.7 Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリカ濃度が内部よりも表面において大きく、全体
のシリカ濃度が80モル%より大きく、かつドパントの
所定の濃度分布によりガラス転位温度が内部よりも表面
において大きいように内部から表面に向つて階段状に増
加するガラス転移温度分布を有するガラスからなる強化
ガラス製品。 2 表面より内部において大きな熱膨張係数を有してい
る特許請求の範囲第1項記載の強化ガラス製品。 3 上記ガラス製品全体のB_2O_3の濃度は2モル
%以上である特許請求の範囲第1項記載の強化ガラス製
品。 4 上記ガラス全体のシリカ濃度は90モル%以上であ
る特許請求の範囲第3項記載の強化ガラス製品。 5 上記製品は窓である特許請求の範囲第1項記載の強
化ガラス製品。 6 上記製品は風防ガラスである特許請求の範囲第1項
記載の強化ガラス製品。 7 上記製品はレーダードームである特許請求の範囲第
1項記載の強化ガラス製品。 8 上記製品はストーブの上蓋である特許請求の範囲第
1項記載の強化ガラス製品。 9 上記製品はパイプである特許請求の範囲第1項記載
の強化ガラス製品。 10 上記製品は調理用品である特許請求の範囲第1項
記載の強化ガラス製品。 11 上記製品は化学実験用品である特許請求の範囲第
1項記載の強化ガラス製品。 12 上記製品はガラス容器である特許請求の範囲第1
項記載の強化ガラス製品。 13 上記製品は構造材料である特許請求の範囲第1項
記載の強化ガラス製品。
[Claims] 1. From the inside so that the silica concentration is higher at the surface than inside, the total silica concentration is higher than 80 mol%, and the glass transition temperature is higher at the surface than inside due to a predetermined concentration distribution of the dopant. A tempered glass product made of glass with a glass transition temperature distribution that increases stepwise toward the surface. 2. The tempered glass product according to claim 1, which has a larger coefficient of thermal expansion on the inside than on the surface. 3. The tempered glass product according to claim 1, wherein the concentration of B_2O_3 in the entire glass product is 2 mol% or more. 4. The tempered glass product according to claim 3, wherein the silica concentration of the entire glass is 90 mol% or more. 5. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a window. 6. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a windshield glass. 7. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a radar dome. 8. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a stove top lid. 9. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a pipe. 10. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a cooking utensil. 11. The tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a chemical experiment article. 12 Claim 1 that the above product is a glass container
Tempered glass products listed in section. 13. A tempered glass product according to claim 1, wherein the product is a structural material.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1083183A (en) * 1976-12-30 1980-08-05 Mrinmay Samanta Joint doping of porous glasses to produce materials with high modifier concentrations
GB2002342B (en) * 1977-07-27 1982-06-30 Sumitomo Electric Industries Process for producing a glass member
US4340408A (en) * 1980-04-28 1982-07-20 National Research Development Corporation High silica glass
GB2086877B (en) * 1980-09-17 1985-01-23 Sumitomo Electric Industries Producing graded index optical glass articles from silica gel bodies
GB2222400B (en) * 1988-09-05 1992-02-12 Stc Plc Doped elements

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2106744A (en) * 1934-03-19 1938-02-01 Corning Glass Works Treated borosilicate glass
US2522524A (en) * 1946-06-24 1950-09-19 Corning Glass Works Method of making sealing glasses
NL88704C (en) * 1953-12-28
CA1020752A (en) * 1973-04-27 1977-11-15 Pedro B. Macedo Method of producing optical wave guide fibers

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DE2611495C2 (en) 1988-05-26
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DK118876A (en) 1976-09-19
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