JPS61163125A - 光学ガラスの製造方法 - Google Patents
光学ガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPS61163125A JPS61163125A JP283685A JP283685A JPS61163125A JP S61163125 A JPS61163125 A JP S61163125A JP 283685 A JP283685 A JP 283685A JP 283685 A JP283685 A JP 283685A JP S61163125 A JPS61163125 A JP S61163125A
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- JP
- Japan
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- gel
- optical glass
- solution
- silane
- alkoxy group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１１よ二患Ｊ朶！
本発明は光学ガラスの製造方法に関し、更に詳しくは、
Ｓｉを主体とする金属アルコキシドを加水分解して得ら
れる多孔質ゲルを焼結することによる石英系ガラスの製
造方法に関する。
Ｓｉを主体とする金属アルコキシドを加水分解して得ら
れる多孔質ゲルを焼結することによる石英系ガラスの製
造方法に関する。
従来の技術
従来から、金属アルコキシドを加水分解し、次いで乾燥
・焼結することにより、純度の高いセラミックスを作製
するいわゆるゾルゲル法が知られ利用されている。これ
まで、この方法により作製されるセラミックスの形状は
、微粉末や塊状のものに限られており、この微粉末を圧
縮成形した後、焼結して成形品を得ていた。
・焼結することにより、純度の高いセラミックスを作製
するいわゆるゾルゲル法が知られ利用されている。これ
まで、この方法により作製されるセラミックスの形状は
、微粉末や塊状のものに限られており、この微粉末を圧
縮成形した後、焼結して成形品を得ていた。
これに対して、近年上記のゾルゲル法にふいて、シリコ
ンアルコレート溶液を直接所定の形状の容器内で加水分
解し、得られるゲルをその形状のまま乾燥・焼結するこ
とによって、無気孔化し、所定の形状の透明ガラス体を
得る方法が提案されている。この金属アルコレート溶液
から所定形状の成形品を直接得る方法は、液体を成形す
るので、粉末を圧縮成形した後焼結する古典的な方法と
比較して、製品の均一性、工程の簡便さ等各種の利点を
有している。この方法においては、焼結前の段階で所定
の形状を有する乾燥ゲルを変形、破損等の問題なしに得
ることが重要となる。
ンアルコレート溶液を直接所定の形状の容器内で加水分
解し、得られるゲルをその形状のまま乾燥・焼結するこ
とによって、無気孔化し、所定の形状の透明ガラス体を
得る方法が提案されている。この金属アルコレート溶液
から所定形状の成形品を直接得る方法は、液体を成形す
るので、粉末を圧縮成形した後焼結する古典的な方法と
比較して、製品の均一性、工程の簡便さ等各種の利点を
有している。この方法においては、焼結前の段階で所定
の形状を有する乾燥ゲルを変形、破損等の問題なしに得
ることが重要となる。
この乾燥ゲルの破損等の原因と考えられるのは、第１に
金属アルコレート溶液を加水分解する際に使用する容器
内壁と、前記溶液およびそれから生じるゲルとの間の密
着力および濡れである。そこで、容器内壁をテフロンで
形成するなどの様々な方法が提案されている。
金属アルコレート溶液を加水分解する際に使用する容器
内壁と、前記溶液およびそれから生じるゲルとの間の密
着力および濡れである。そこで、容器内壁をテフロンで
形成するなどの様々な方法が提案されている。
また、第２の破損等の原因としては、加水分解により生
じるゲルを乾燥する際に、ゲルの含有する溶液中の水の
比率が乾燥後期に有機溶媒の蒸発により急激に増大し、
その結果ゲル中のコロイド粒子間液の表面張力が急激に
増大するので、粒子に働く応力が急増し、ゲルの破損・
変形を生ずることが挙げられる。この問題を解決するた
めに、例えば乾燥前のゲルを、表面張力の小さな有機溶
媒に浸漬して、ゲルが含んでいる溶液を該有機溶媒で置
換した後乾燥することにより、乾燥時にゲルの含有する
溶液組成を一定に保つ方法が提案されている（特開昭５
８−９８４２号参照）。
じるゲルを乾燥する際に、ゲルの含有する溶液中の水の
比率が乾燥後期に有機溶媒の蒸発により急激に増大し、
その結果ゲル中のコロイド粒子間液の表面張力が急激に
増大するので、粒子に働く応力が急増し、ゲルの破損・
変形を生ずることが挙げられる。この問題を解決するた
めに、例えば乾燥前のゲルを、表面張力の小さな有機溶
媒に浸漬して、ゲルが含んでいる溶液を該有機溶媒で置
換した後乾燥することにより、乾燥時にゲルの含有する
溶液組成を一定に保つ方法が提案されている（特開昭５
８−９８４２号参照）。
しかしながら、このような方法ではゲルを有機溶媒に浸
漬した際に、ゲル中の溶媒と浸漬溶媒との浸透圧の差か
ら、ゲルの破損が生ずるという問題があることがわかっ
た。
漬した際に、ゲル中の溶媒と浸漬溶媒との浸透圧の差か
ら、ゲルの破損が生ずるという問題があることがわかっ
た。
発明が解決しようとする問題点
以上説明したように、ゾルゲル法により直接特定の形状
の透明ガラス体を形成する方法においては、乾燥ゲルの
変形・破損が重大な問題となってい・るが、これを解決
するために提案された上記のような各種方法は依然とし
て改良の余地を多分に残しており、改善が望まれている
。そこで、本発明の目的も上記従来法の諸欠点を克服し
得る新たなゾルゲル法により直接透明ガラス体を製造す
る方法を提供することにある。
の透明ガラス体を形成する方法においては、乾燥ゲルの
変形・破損が重大な問題となってい・るが、これを解決
するために提案された上記のような各種方法は依然とし
て改良の余地を多分に残しており、改善が望まれている
。そこで、本発明の目的も上記従来法の諸欠点を克服し
得る新たなゾルゲル法により直接透明ガラス体を製造す
る方法を提供することにある。
問題点を解決するための手段
本発明者等は上記目的を達成するために種々検討した結
果、金属アルコレートを予め疎水化処理しておくことに
より、従来問題となっていた、乾燥後期におけるゲルの
含有する溶液とゲルとの界面張力の急増を抑制でき、乾
燥ゲルの変形・破損が防止し得ること見出し、本発明を
完成した。
果、金属アルコレートを予め疎水化処理しておくことに
より、従来問題となっていた、乾燥後期におけるゲルの
含有する溶液とゲルとの界面張力の急増を抑制でき、乾
燥ゲルの変形・破損が防止し得ること見出し、本発明を
完成した。
即ち、本発明の光学ガラス体の製造方法は、テトラメト
キシシランまたはテトラエトキシシラン、水および有機
溶媒から主として構成される溶液を加水分解した後、得
られるゲルを乾燥・焼結して透明ガラス体を製造するゾ
ルゲル法であって、前記テトラメトキシシランまたはテ
トラエトキシシランとして、そのメトキシ基またはエト
キシ基の一部を、予め高級アルコキシ基に置換したもの
を使用することを特徴とする。
キシシランまたはテトラエトキシシラン、水および有機
溶媒から主として構成される溶液を加水分解した後、得
られるゲルを乾燥・焼結して透明ガラス体を製造するゾ
ルゲル法であって、前記テトラメトキシシランまたはテ
トラエトキシシランとして、そのメトキシ基またはエト
キシ基の一部を、予め高級アルコキシ基に置換したもの
を使用することを特徴とする。
前記高級アルコキシ基としてはブトキシ基、ペントキシ
基などを代表とする長鎖アルコキシであり、任意の高級
アルコキシ基であり得、これらをテトラメトキシシラン
またはテトラエトキシシランのアルコキシ基の一部とし
て導入する方法は、該高級アルコキシ基含有アルコール
と上記アルコキシシランとを置換反応させる方法、ある
いは該アルコキシシランの製造時に該高級アルコールを
一部導入する方法などが考えられる。しかしながら、こ
れらに限定されるものではなく、他の公知の任意の方法
を利用することができる。
基などを代表とする長鎖アルコキシであり、任意の高級
アルコキシ基であり得、これらをテトラメトキシシラン
またはテトラエトキシシランのアルコキシ基の一部とし
て導入する方法は、該高級アルコキシ基含有アルコール
と上記アルコキシシランとを置換反応させる方法、ある
いは該アルコキシシランの製造時に該高級アルコールを
一部導入する方法などが考えられる。しかしながら、こ
れらに限定されるものではなく、他の公知の任意の方法
を利用することができる。
本発明の方法を実施する場合、所定の高級アルコキシ基
を原料シリコンアルコレート中に導入し、これを用いて
原料溶液を作製し、これを所定の形状の容器内に収納し
、常法に従って加水分解してゲルを形成し、次いで常法
に従って乾燥・焼結することにより目的とする気孔のな
い透明ガラス体とすることができる。
を原料シリコンアルコレート中に導入し、これを用いて
原料溶液を作製し、これを所定の形状の容器内に収納し
、常法に従って加水分解してゲルを形成し、次いで常法
に従って乾燥・焼結することにより目的とする気孔のな
い透明ガラス体とすることができる。
芸」
本発明者等は、既に述べたように乾燥後期のゲル破損・
変形に対してゲルの含有する溶液中の水分量が影響する
が、その際ゲルの含むヒドロキシル基およびアルコキシ
ル基の量とゲルの破損・変形の程度との関係について検
討したところ、ゲル中にアルコキシ基が残存している程
ゲルの破損・変形が抑制されることを見出した。
変形に対してゲルの含有する溶液中の水分量が影響する
が、その際ゲルの含むヒドロキシル基およびアルコキシ
ル基の量とゲルの破損・変形の程度との関係について検
討したところ、ゲル中にアルコキシ基が残存している程
ゲルの破損・変形が抑制されることを見出した。
本発明者等はこの原因を以下のように解釈した。
即ち、アルコキシル基はヒドロキシル基よりモ水との親
和力が小さいために、アルコキシル基が増大するにつれ
て、ゲルと水溶液との間の界面張力は、水溶液中の水の
割合が増大しても著しい増大を示さなくなり、そのため
に乾燥後期に、ゲルの含有する溶液中の水の割合が急増
しても破損を防止することができるものと考えられる。
和力が小さいために、アルコキシル基が増大するにつれ
て、ゲルと水溶液との間の界面張力は、水溶液中の水の
割合が増大しても著しい増大を示さなくなり、そのため
に乾燥後期に、ゲルの含有する溶液中の水の割合が急増
しても破損を防止することができるものと考えられる。
このような知見を基にして、メトキシ基またはエトキシ
基と比較して、加水分解し難い上記のような高級アルコ
キシ基により、テト・ラメトキシシランまたはテトラエ
トキシシランのメトキシ基、エトキシ基の一部を置換し
ておくことにより、該アルコキシシランの加水分解で生
ずるゲル中に意図的に加水分解しにくい高級アルコキシ
基を導入することにより、ゲルとゲルの含有する溶液と
の間の界面張力を、溶液中の水の割合が乾燥に伴って変
化しても、大きな変化を示さないように調節することが
でき、乾燥時のゲルの破損・変形が防止できることを見
出した。
基と比較して、加水分解し難い上記のような高級アルコ
キシ基により、テト・ラメトキシシランまたはテトラエ
トキシシランのメトキシ基、エトキシ基の一部を置換し
ておくことにより、該アルコキシシランの加水分解で生
ずるゲル中に意図的に加水分解しにくい高級アルコキシ
基を導入することにより、ゲルとゲルの含有する溶液と
の間の界面張力を、溶液中の水の割合が乾燥に伴って変
化しても、大きな変化を示さないように調節することが
でき、乾燥時のゲルの破損・変形が防止できることを見
出した。
実施例
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。し
かしながら、本発明の範囲は以下の実施例より何等制限
されない。
かしながら、本発明の範囲は以下の実施例より何等制限
されない。
実施例１
テトラメトキシシラン：Ｓｉ （ＯＣＨ３）＝のメトキ
シ基の１％を、ｎ−ペントキシ基： ＣＨ３（ＣＨ２）
４−〇−で置換し、得られたテトラアルコキシシラン、
水およびメタノールを１：４：４のモル比で混合し、一
様な溶液とし、４５℃でゲル化させた。
シ基の１％を、ｎ−ペントキシ基： ＣＨ３（ＣＨ２）
４−〇−で置換し、得られたテトラアルコキシシラン、
水およびメタノールを１：４：４のモル比で混合し、一
様な溶液とし、４５℃でゲル化させた。
この際容器はアルミホイルで密封されており、ゲル化後
該アルミホイルにピンホールを形成し、６０℃でゆっく
り乾燥させた。
該アルミホイルにピンホールを形成し、６０℃でゆっく
り乾燥させた。
以上のような工程を経ることにより、ゲルにはまったく
変形並びに亀裂等の破損は観測されないことを確認した
。かくして（尋られたゲルを０２中で６００℃まで加熱
した後、真空中で１２００℃にて焼結して透明ガラス体
を得た。
変形並びに亀裂等の破損は観測されないことを確認した
。かくして（尋られたゲルを０２中で６００℃まで加熱
した後、真空中で１２００℃にて焼結して透明ガラス体
を得た。
一方、比較のためにペントキシ基で置換しなかったテト
ラメトキシシランを用いて同様な乾燥を行ったが、高い
頻度で乾燥中のゲルの亀裂が観測された。
ラメトキシシランを用いて同様な乾燥を行ったが、高い
頻度で乾燥中のゲルの亀裂が観測された。
実施例２
テトラメトキシシラン：Ｓｉ （ＯＣ＝８５）、のエト
キシ基ノ０．８％をｎ−ブトキシ基： ＣＨ３（ＣＨ，
）３−〇−で置換し、得られたテトラアルコキシシラン
、水およびエタノールを１：８：８のモル比で混合し、
均一な溶液とした。この溶液を６０ｔにて加水分解して
ゲル化させ、容器をアルミホイルで密封し、次いでアル
ミホイルにピンホールを形成し、６０℃にて徐々に乾燥
させた。
キシ基ノ０．８％をｎ−ブトキシ基： ＣＨ３（ＣＨ，
）３−〇−で置換し、得られたテトラアルコキシシラン
、水およびエタノールを１：８：８のモル比で混合し、
均一な溶液とした。この溶液を６０ｔにて加水分解して
ゲル化させ、容器をアルミホイルで密封し、次いでアル
ミホイルにピンホールを形成し、６０℃にて徐々に乾燥
させた。
以上の工程を経ても、ゲルにはまったく亀裂は生じず、
変形もみられなかった。このゲルを０２雰囲気中で６０
０℃まで加熱した後、真空中で１２００ ｔ：にて焼結
し、透明ガラス体を得た。
変形もみられなかった。このゲルを０２雰囲気中で６０
０℃まで加熱した後、真空中で１２００ ｔ：にて焼結
し、透明ガラス体を得た。
発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明の方法によれば、ゾ
ル・ゲル法によって光学ガラス体を得る際に、加水分解
しにくい高級アルコキシ基で、原料のテトラメトキシシ
ランまたはテトラエトキシシランのメトキシ基またはエ
トキシ基の一部を置換することにより、該テトラアルコ
キシシランから生じるゲルと水溶液との界面における界
面張力を低減し、乾燥時の破損・変形を防いで透明な光
学ガラスを作製することができる。特に、破損・変形し
やすい形状を有する光学ガラスを作製しようとする場合
、本発明の方法によれば、ゲルの乾燥過程でゲルの含有
する溶液組成が急激に変化しないため、ゲルの含有する
溶液の表面張力および雰囲気に対する浸透圧が急変しな
いので、ゲルの変形・破損をほぼ完全に防止することが
できるといった利点がある。また、乾燥時に、ゲル中に
含まれる水の割合の急増を防止するために、水辺外の溶
媒の蒸発を、例えば有機溶媒のガスを雰囲気中に導入す
るなどによって抑制するなどの手段を特に必要とせず、
乾燥に長時間を要するなどといった問題が解決でき、従
って量産性、製造歩留りにおいても大巾な改善が期待で
きる。
ル・ゲル法によって光学ガラス体を得る際に、加水分解
しにくい高級アルコキシ基で、原料のテトラメトキシシ
ランまたはテトラエトキシシランのメトキシ基またはエ
トキシ基の一部を置換することにより、該テトラアルコ
キシシランから生じるゲルと水溶液との界面における界
面張力を低減し、乾燥時の破損・変形を防いで透明な光
学ガラスを作製することができる。特に、破損・変形し
やすい形状を有する光学ガラスを作製しようとする場合
、本発明の方法によれば、ゲルの乾燥過程でゲルの含有
する溶液組成が急激に変化しないため、ゲルの含有する
溶液の表面張力および雰囲気に対する浸透圧が急変しな
いので、ゲルの変形・破損をほぼ完全に防止することが
できるといった利点がある。また、乾燥時に、ゲル中に
含まれる水の割合の急増を防止するために、水辺外の溶
媒の蒸発を、例えば有機溶媒のガスを雰囲気中に導入す
るなどによって抑制するなどの手段を特に必要とせず、
乾燥に長時間を要するなどといった問題が解決でき、従
って量産性、製造歩留りにおいても大巾な改善が期待で
きる。
手続補正書く自発）
特許庁長官殿 ”証叫４”１２８３、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名称（４
２２） 日本電信電話株式会社４、代理人 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。
をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名称（４
２２） 日本電信電話株式会社４、代理人 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。
（２）明細書第９頁第３行の“テトラメトキシシラン”
を「テトラエトキシシラン」と訂正する。
を「テトラエトキシシラン」と訂正する。
Ｊ ６０．４．１
〜． 二°・・７−１
特許請求の範囲
（１） テトラメトキシシランあるいはテトラエトキ
シシラン、水および有機溶媒から主として構成される溶
液を加水分解した後、乾燥・焼結して透明ガラス腟を製
造するゾルゲル法において、前記テトラメトキシシラン
又はテトラエトキシシランとして、そのメトキシ基また
はエトキシ基の二部を、予め高級アルコキシ基に置換し
たものを使用することを特徴とする上記光学ガラス体の
製造方法。
シシラン、水および有機溶媒から主として構成される溶
液を加水分解した後、乾燥・焼結して透明ガラス腟を製
造するゾルゲル法において、前記テトラメトキシシラン
又はテトラエトキシシランとして、そのメトキシ基また
はエトキシ基の二部を、予め高級アルコキシ基に置換し
たものを使用することを特徴とする上記光学ガラス体の
製造方法。
Claims (1)
- （１）テトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシ
ラン、水および有機溶媒から主として構成される溶液を
加水分解した後、乾燥・焼結して透明ガラス対を製造す
るゾルゲル法において、 前記テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランと
して、そのメトキシ基またはエトキシ基の一部を、予め
高級アルコキシ基に置換したものを使用することを特徴
とする上記光学ガラス体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283685A JPS61163125A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283685A JPS61163125A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163125A true JPS61163125A (ja) | 1986-07-23 |
Family
ID=11540498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP283685A Pending JPS61163125A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163125A (ja) |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP283685A patent/JPS61163125A/ja active Pending
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