JPS61163128A - Preparation of optical glass - Google Patents
Preparation of optical glassInfo
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- JPS61163128A JPS61163128A JP283985A JP283985A JPS61163128A JP S61163128 A JPS61163128 A JP S61163128A JP 283985 A JP283985 A JP 283985A JP 283985 A JP283985 A JP 283985A JP S61163128 A JPS61163128 A JP S61163128A
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- 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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光学ガラスの製造方法、特にシリコンアルコレ
ートを主体とする金属アルコレートを加水分解して多孔
質ゲルを得、これを焼結することにより所定形状の石英
ガラスを得る、光学ガラスの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for producing optical glass, in particular, by hydrolyzing a metal alcoholate mainly composed of silicon alcoholate to obtain a porous gel, and sintering the gel. The present invention relates to an optical glass manufacturing method for obtaining quartz glass having a predetermined shape.
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
、微粉末や埋土のものに限られており、この微粉末を圧
縮形成した後、焼結して成形品を得ていた。BACKGROUND ART Conventionally, the so-called sol-gel method has been known and used to produce highly pure ceramics by hydrolyzing metal alkoxides, followed by drying and sintering. Until now, the shapes of ceramics produced by this method have been limited to those of fine powder or buried earth, and the fine powder has been compressed and then sintered to obtain molded products.
これに対して、近年上記のゾルゲル法において、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、工程の簡便差等各種の利点を
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。On the other hand, in recent years, in the above-mentioned sol-gel method, a silicon alcoholate solution is directly hydrolyzed in a container with a predetermined shape, and the resulting gel is dried and sintered in that shape to make it non-porous. A method of obtaining a transparent glass body having the shape of is proposed. This method of directly obtaining a molded product in a predetermined shape from a metal alcoholate solution molds a liquid, so compared to the classical method of compression molding powder and then sintering, there are differences in the uniformity of the product and the simplicity of the process. It has various advantages such as In this method, it is important to obtain a dry gel having a predetermined shape without problems such as deformation or breakage before sintering.
上記方法に従って、特に光学的に平坦な面や、一定の曲
率半径を有する凹凸面を容器形状や型を用いて作製する
場合、所定の面が転写された多孔質ゲルが乾燥・焼結に
よって変形して面が歪むといった問題が頻繁に生じると
いう重大な欠点がみられた。According to the above method, especially when producing an optically flat surface or an uneven surface with a constant radius of curvature using a container shape or mold, the porous gel to which the predetermined surface is transferred is deformed by drying and sintering. A serious drawback was that problems such as surface distortion frequently occurred.
このように、ゲルの変形する原因について筆者らは注意
深く観察を行った結果、その原因は(i)ゲル化が進行
するにつれて、ゲルの体積が変化すること、(ii )
ゲルが乾燥する際に基板内壁とゲルとの間に一定の付着
力が働いていること、(iii )重力により変形の可
能性があること、(iv)ゲルが乾燥する際に、ゲルの
含有する溶媒組成が急変し、ゲルの含有する溶液とゲと
の界面における界面張力が急激に変化することなどであ
ると考えた。As described above, the authors carefully observed the causes of gel deformation, and found that the causes are (i) the volume of the gel changes as gelation progresses, and (ii)
(iii) There is a possibility of deformation due to gravity; (iv) When the gel dries, there is a certain adhesive force between the inner wall of the substrate and the gel; (iv) When the gel dries, there is a possibility of deformation due to gravity; It was thought that this is due to a sudden change in the solvent composition, which causes a sudden change in the interfacial tension at the interface between the solution containing the gel and the gel.
上記のゲルの変形要因(ii )については容器内壁を
滑かにし、テフロンなどの濡れ性の低い、即ち接触角の
大きな材料でコーティングすることにより克服でき(特
開昭57−22127号公報参照)、また( iii
)については容器形状並びにゲル形状から重力による変
形が小さくなるようにすることで解決でき(特開昭57
−21931号公報発明参照)、更に(iv)について
はシリコンアルコレート溶液中の有機溶媒として、沸点
の高いものを使用するか、ゲル化後、乾燥前に該高沸点
有機溶媒を添加した後乾燥することにより解決すること
ができる(本発明者等による別途出願中)。The above gel deformation factor (ii) can be overcome by making the inner wall of the container smooth and coating it with a material with low wettability, such as Teflon, which has a large contact angle (see JP-A-57-22127). , also (iii
) can be solved by reducing the deformation due to gravity from the container shape and gel shape (Japanese Patent Laid-Open No. 57
For (iv), use a high boiling point organic solvent as the organic solvent in the silicon alcoholate solution, or add the high boiling point organic solvent after gelation and before drying and then dry. This can be solved by (separate application pending by the present inventors).
一方(i)に挙げた要因、即ちゲル化に伴うゲルの体積
変化による変形を抑制する方法は今のところ知られてお
らず、今後の課題として残されている。On the other hand, there is currently no known method for suppressing the factor listed in (i), ie, the deformation due to the volume change of the gel accompanying gelation, and this remains as a future challenge.
発明が解決しようとする問題点
以上述べたように、ゾルゲル法における、特に光学的に
平坦な面や一定の曲率半径を有する凹凸面を有する製品
の作製の際に、所望の面が転写された多孔質ゲルが乾燥
、焼結により変形するという重大な問題があった。Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, when using the sol-gel method, especially when producing a product having an optically flat surface or an uneven surface with a constant radius of curvature, it is difficult to transfer a desired surface. There was a serious problem that the porous gel was deformed by drying and sintering.
この原因としては上記の4つが考えられるが、その3つ
についてはすでにある程度満足な結果を与える解決策が
提案されたが、ゲル化に伴うゲルの体積変化による変形
については今のところ満足な解決法が開発されていない
。There are four possible causes for this, and solutions have already been proposed that give somewhat satisfactory results for three of them, but so far no satisfactory solutions have been found for the deformation caused by the change in gel volume accompanying gelation. Laws have not been developed.
そこで、本発明の目的は特に前記変形要因(i)の解決
法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is particularly to provide a solution to the deformation factor (i).
問題点を解決するための手段
本発明者等は前記未解決の変形要因の解決策を開発すべ
く種々検討した結果、ゲル化に伴う体積変化がシリコン
アルコレートの加水分解による正の体積変化であり、こ
れが加水分解に伴って体積減少を呈する金属アルコレー
トを添加することにより容易に克月浸し得ることを見出
し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors have conducted various studies to develop solutions to the unresolved deformation factors, and have found that the volume change associated with gelation is a positive volume change due to hydrolysis of silicon alcoholate. The present inventors have discovered that this can be easily overcome by adding a metal alcoholate which exhibits a volume reduction upon hydrolysis, and have completed the present invention.
即ち、本発明の光学ガラスの製造方法はシリコンアルコ
レート、水力よび有機溶媒を主成分とする溶液を加水分
解した後、得られるゲルを乾燥し、焼結することにより
透明ガラス体を作製するゾルゲル法であって、該原料溶
液に、加水分解に伴い生成するゲルが負の体積変化を示
す金属アルコレートを添加することを特徴とする。That is, the method for producing optical glass of the present invention is a sol-gel method in which a transparent glass body is produced by hydrolyzing a solution containing silicon alcoholate, hydraulic power, and an organic solvent as main components, and then drying and sintering the resulting gel. This method is characterized in that a metal alcoholate is added to the raw material solution, and the gel generated upon hydrolysis exhibits a negative volume change.
、本発明の方法において、シリコンアルコレートとして
はテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどの
短いアルコキシ基を有するシリコンアルコキシドを使用
することができる。In the method of the present invention, a silicon alkoxide having a short alkoxy group such as tetramethoxysilane or tetraethoxysilane can be used as the silicon alcoholate.
また、有機溶媒としてはメタノール、エタノール、プロ
パツール等の低級アルコールなどを挙げることができ、
一般には水との相容性のよい有機溶媒のいずれを使用す
ることもできる。また、既に述べたように、ゲルの乾燥
時の、ゲル含有溶液組成の急変に基くゲルの変形・破損
を更に効果的に防止するためは、高沸点有機溶媒もしく
はそれを含有する有機溶媒、例えばブタノール、ペンタ
ノール、ヘキサノール、エチレングリコール、グリセリ
ン、これらの混合物あるいはこれらとメタノール、エタ
ノール、プロパツール等との混合物を使用することが望
ましい。In addition, examples of organic solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol, and propatool.
In general, any organic solvent that is compatible with water can be used. In addition, as already mentioned, in order to more effectively prevent gel deformation and breakage due to sudden changes in the gel-containing solution composition when drying the gel, it is necessary to use a high boiling point organic solvent or an organic solvent containing it, e.g. It is desirable to use butanol, pentanol, hexanol, ethylene glycol, glycerin, mixtures thereof, or mixtures thereof with methanol, ethanol, propatool, etc.
更に、本発明の方法において有用な、加水分解に伴うゲ
ルの体積減少を示す金属アルコレートとしてはGe1T
tSZr、 B等とアルコールとのアルコレート、例え
ばGe(i −OC3H1) =、Ge(t OC4
89) 4、Ti(i −OC3Ht) 4、Zr (
i −OC3H7) 4、B (OC,H5)3、など
を例示することができる。一般に、同一金属のアルコレ
ートではアルコキシ基の炭素原子数が大きい程体積減少
率が高い。Furthermore, as a metal alcoholate which is useful in the method of the present invention and shows a decrease in gel volume upon hydrolysis, Ge1T is used.
Alcoholates of alcohols such as tSZr, B, etc., such as Ge(i-OC3H1) =, Ge(t OC4
89) 4, Ti(i-OC3Ht) 4, Zr (
Examples include i-OC3H7)4, B(OC,H5)3, and the like. Generally, in alcoholates of the same metal, the larger the number of carbon atoms in the alkoxy group, the higher the volume reduction rate.
参考のために、各種アルコレートのゲル化に伴う体積変
化率を以下の第1表に示す。For reference, the rate of volume change due to gelation of various alcoholates is shown in Table 1 below.
第1表
詐月
本発明の方法によれば、ゲルの体積変化に基く変形が、
ゲル化に伴って負の体積変化を示す金属アルコレートの
使用により容易に解決できた。Table 1 According to the method of the present invention, the deformation based on the volume change of the gel is
This problem could be easily solved by using metal alcoholates, which exhibit negative volume changes upon gelation.
シリコンアルコレート、例え1fsi (OCH3)
4の加水分解は次式で表すことができる。Silicon alcoholate, e.g. 1fsi (OCH3)
The hydrolysis of 4 can be expressed by the following formula.
該式で化学式の下に記した数値はccで表した各成分の
体積であり、反応前後で5.1ccの体積増があること
がわかる。この増加は相対値で示すと2.8%の正の体
積変化(第1表参照)に相当する。これはテトラメトキ
シシランについても同様であり、第1表に示したように
0.7%の増大を示す。このような正の体積変化がゲル
化後も進行し、ゲルに歪を与えることがわかる。In this formula, the numerical value written below the chemical formula is the volume of each component expressed in cc, and it can be seen that the volume increased by 5.1 cc before and after the reaction. This increase corresponds in relative terms to a positive volume change of 2.8% (see Table 1). The same is true for tetramethoxysilane, which shows an increase of 0.7% as shown in Table 1. It can be seen that such a positive volume change continues even after gelation, giving strain to the gel.
従って、本発明の方法により、上記のようなゲル化に伴
いゲルが負の体積変化を示す金属アルコレートを予め光
学ガラスの原料溶液(ゾル)中に添加しておくことによ
り、シリコンアルコレートの加水分解の際のゲル化に伴
う体積増を補償し、得られるゲルの変形を効果的に防止
することができる。Therefore, according to the method of the present invention, by adding in advance a metal alcoholate whose gel shows a negative volume change upon gelation as described above to the raw material solution (sol) of optical glass, silicon alcoholate can be dissolved. It is possible to compensate for the volume increase accompanying gelation during hydrolysis and effectively prevent deformation of the resulting gel.
実施例
以下、実施例により本発明の方法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により
何隻制限されない。EXAMPLES Hereinafter, the method of the present invention will be explained in more detail using examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.
実施例1
テトラメトキシシラン、テトラブトキシゲルマニウム、
水、およびメタノールをモル比で、0.85:0.15
:4:4になるように溶液を調整した。該溶液を底面の
平坦なシャーレ中で30℃でゲル化させた後、乾燥し、
底面の平坦な乾燥ゲルを得た。該乾燥ゲルを酸素中で6
00℃まで昇温し、さらに1000℃まで真空中で加熱
することにより焼結して、透明ガラス体を得た。ガラス
体の底面のゆがみは5mm長の区間内で0.2μm以下
であった。Example 1 Tetramethoxysilane, tetrabutoxygermanium,
Water and methanol molar ratio: 0.85:0.15
: The solution was adjusted so that the ratio was 4:4. The solution was gelatinized at 30°C in a petri dish with a flat bottom, and then dried.
A dry gel with a flat bottom was obtained. The dried gel was heated in oxygen for 6 hours.
The temperature was raised to 00°C, and then sintered by heating to 1000°C in vacuum to obtain a transparent glass body. The distortion of the bottom surface of the glass body was 0.2 μm or less within a 5 mm long section.
比較として、テトラブトキシゲルマニウムを添加せずに
、テトラメトキシシラン、水、メタノールをモル比がl
:4:4となるように混合した溶液を用いて、上記と同
様の条件で乾燥ゲルを作製した。該乾燥ゲルの表面のゆ
がみは、5mm長の区閣内で2μm程度であった。For comparison, tetramethoxysilane, water, and methanol were added in a molar ratio of l without adding tetrabutoxygermanium.
A dry gel was prepared under the same conditions as above using a solution mixed at a ratio of:4:4. The surface distortion of the dried gel was approximately 2 μm within a 5 mm long section.
上記の如くして得たゲルについて体積の経時変化を追跡
した結果を第1図にグラフで示した。この図から明らか
な如く、ゲルマニウムアルコレートを添加しない場合に
は大きな体積の経時変化を示すが、本発明に従ってゲル
マニウムアルコレートを添加した場合には殆ど体積の経
時変化がみられないことがわかる。The results of tracking the change in volume over time of the gel obtained as described above are shown graphically in FIG. As is clear from this figure, when germanium alcoholate is not added, the volume shows a large change over time, but when germanium alcoholate is added according to the present invention, almost no change in volume over time is observed.
発明の詳細
な説明したように、本発明によってゾルゲル法における
ゲルの体積変化を抑制することによって、ゲルの変形を
防ぎ、所望の形状の透明な光学ガラスを作製することが
できる。特に平面あるいは曲面の面精度が必要なガラス
部品を作製しようとする場合、咳面のゆがみを低減化で
きるといった利点がある。As described in detail, the present invention suppresses gel volume change in the sol-gel method, thereby preventing gel deformation and making it possible to produce transparent optical glass in a desired shape. Particularly when manufacturing glass parts that require flat or curved surface precision, this method has the advantage of reducing distortion of the coughing surface.
添付第1図は本発明の方法による原料溶液の加水分解に
より得られるゲルの体積の経時変化を、従来のゲルの場
合と比較して示したグラフである。
特許出願人 日本電信電話公社
式 理 人 弁理士 新居 正彦
抹積椙対変化(°A)
手続補正書く自発)
2、発明の名称 光学ガラスの製造方法3、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
6、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄
(2)同書第3頁第20行の“力により・・・・あるこ
と”なる記載を「力による変形」と訂正する。The attached FIG. 1 is a graph showing changes over time in the volume of a gel obtained by hydrolyzing a raw material solution according to the method of the present invention, in comparison with that of a conventional gel. Patent applicant: Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Attorney, Patent attorney: Masahiko Arai Address 1-1-6 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Name (4
22) Nippon Telegraph and Telephone Corporation 4, Agent 6, Subject of amendment (1) Column for detailed explanation of the invention in the specification (2) "By force..." on page 3, line 20 of the same document The description "deformation due to force" has been corrected to "deformation due to force."
Claims (2)
分とす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作製するゾルゲル法において、 前記溶液に、加水分解に伴い生成するゲルが負の体積変
化を示す金属アルコレートを少なくとも1種添加するこ
とを特徴とする上記透明ガラスの製造方法。(1) In the sol-gel method, in which a transparent glass body is produced by hydrolyzing a solution containing silicon alcoholate, water, and an organic solvent as main components, and then drying and sintering the resulting gel, the solution is added to the solution along with the hydrolysis. The above-mentioned method for producing transparent glass, characterized in that at least one metal alcoholate is added in which the resulting gel exhibits a negative volume change.
アルコレートからなる群から選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法
。(2) The method according to claim 1, wherein the metal alcoholate is at least one selected from the group consisting of Ge, Ti, Zr, and B alcoholates.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP283985A JPS61163128A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Preparation of optical glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP283985A JPS61163128A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Preparation of optical glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61163128A true JPS61163128A (en) | 1986-07-23 |
Family
ID=11540577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP283985A Pending JPS61163128A (en) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | Preparation of optical glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61163128A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04101100U (en) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | 澄宏 長谷川 | Gas cylinder holding device |
US5168024A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Fuji Xerox Corporation, Ltd. | Inorganic-organic or semiconductive inorganic-organic composite material, production process thereof, and electrophotographic photoreceptor using the composite material |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP283985A patent/JPS61163128A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168024A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Fuji Xerox Corporation, Ltd. | Inorganic-organic or semiconductive inorganic-organic composite material, production process thereof, and electrophotographic photoreceptor using the composite material |
JPH04101100U (en) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | 澄宏 長谷川 | Gas cylinder holding device |
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