JPS61174123A - Production of glass - Google Patents

Production of glass

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Publication number
JPS61174123A
JPS61174123A JP1101685A JP1101685A JPS61174123A JP S61174123 A JPS61174123 A JP S61174123A JP 1101685 A JP1101685 A JP 1101685A JP 1101685 A JP1101685 A JP 1101685A JP S61174123 A JPS61174123 A JP S61174123A
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JP
Japan
Prior art keywords
water
gel
glass
ammonia
alkoxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP1101685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Yoshida
吉田 伊知朗
Minoru Watanabe
稔 渡辺
Tsunehisa Kyodo
倫久 京藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1101685A priority Critical patent/JPS61174123A/en
Publication of JPS61174123A publication Critical patent/JPS61174123A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route

Abstract

PURPOSE:To produce glass stably by mixing an alkoxide of Si with alcohol and water and by dissolving ammonia into alcohol in case of producing glass by a sol-gel process. CONSTITUTION:The alkoxide of Si is mixed with alcohol into which 0.01-1wt% of ammonia is dissolved and water to prepare a gel. The gel is sintered in an atmosphere-contg. oxygen to prepare a deposed glass. In addition, the use of water into which >=1 kinds of Pb(NO3)2, La(NO3)3, a solidified alkoxide of Ti by polymerization, ZrO(NO3)2 and a solidified alkoxide of Al by polymerization are dissolved is more preferable.

Description

【発明の詳細な説明】 [型巣上の利用分野] 本発明は、ガラスの製造方法に関するものでtDシ、詳
しくは、81のアルコキシド金原料の1つとしてゾルゲ
ル法によシガラスを製造する方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application for Mold Molding] The present invention relates to a method for producing glass, and more specifically, a method for producing glass using a sol-gel method as one of the 81 alkoxide gold raw materials. Regarding.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、元ファイバーのプリフォームを作製する方法とし
ては、vAD法をはじめとする、8104等を火炎中に
通しガラス微粒子をターゲット上に堆積させ、得られた
ガラス多孔質体を焼結しガラス塊を得る、という方法が
主流になっている。これは高純度の多孔質ガラスを比較
的安価に得られる優れた方法である。しかしこの方法は
気相反応であるため、添加物として使える物質がガス化
できるものに限られる、という欠点があった。
Currently, methods for producing preforms of original fibers include the vAD method, in which glass particles such as 8104 are passed through a flame and deposited on a target, and the resulting glass porous body is sintered into a glass lump. The mainstream method is to obtain This is an excellent method for obtaining high-purity porous glass at a relatively low cost. However, since this method is a gas phase reaction, it has the disadvantage that the substances that can be used as additives are limited to those that can be gasified.

そこで、近年、この欠点を補う方法として、51t−主
体とした金属アルコキシド管加水分解し、シリカゲルあ
るい鉱添加元素を含むシリカゲルを得、該シリカゲルを
乾燥させた後無孔化処理等七行い透明ガラスを得る方法
が盛んに研究されている。
Therefore, in recent years, as a method to compensate for this drawback, a metal alkoxide tube mainly composed of 51T is hydrolyzed to obtain silica gel or silica gel containing mineral additive elements, and after drying, the silica gel is treated to make it transparent. Methods for obtaining glass are being actively researched.

一例金挙げれば、81(”Hs)4等のsl のアルコ
キシドを、エタノールと充分に攪拌混合した後、水を加
え更に攪拌して加水分解する。この時水にはアンモニア
等pHII整剤を加えておくことが好ましい。加水分解
反応の開始と共に粒子の析出が始まシ、該反応溶液を内
面にシリコーンを塗った容器に移し、乾燥時間を長くで
きるようにアルミ箔等で蓋上して例えば60℃程度の恒
温槽中に保つことにより、ゾル液のゲル化およびゲルの
乾燥を行う。乾燥するに従ってゲル社収縮し、通常数日
を経るとほは乾燥が終了する。このようにして得たゲル
を堰シ出し、例えば酸素を含むHe 雰囲気中にて加熱
する等により無孔化も理を行い透明ガラス化する方法が
すでに知られている。
To give an example, an sl alkoxide such as 81 ("Hs) 4 is thoroughly stirred and mixed with ethanol, then water is added and further stirred to hydrolyze it. At this time, a pH II adjuster such as ammonia is added to the water. Precipitation of particles begins with the start of the hydrolysis reaction, and the reaction solution is transferred to a container coated with silicone on the inside, covered with aluminum foil or the like to prolong the drying time, and heated for example at 60 mL. The sol solution is gelled and the gel is dried by keeping it in a constant temperature bath at about ℃.The gel shrinks as it dries, and the drying process usually ends after a few days. A method is already known in which gel is dammed out and made non-porous by, for example, heating in an oxygen-containing He 2 atmosphere to produce transparent glass.

このような、いわゆるゾルゲル法は各種物質を容易に添
加できるという長所がある。しかしながら、ゲルが乾燥
・焼結の過程で割n易いなどの欠点もある。これ全改善
する丸め、加水分解にアンモニア水を用い、かさ密度が
小さく、その結果、乾燥・焼結時に割れにくいゲルを得
る方法(特公昭59−9497号公報)が行われ効果を
挙げている。
This so-called sol-gel method has the advantage that various substances can be easily added. However, there are also drawbacks such as the gel being easily broken during the drying and sintering process. To completely improve this, a method (Japanese Patent Publication No. 59-9497) has been implemented that uses ammonia water for rounding and hydrolysis to obtain a gel that has a low bulk density and is difficult to break during drying and sintering. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら上記公報記載の方法においては、アルカリ
性の水にもアルコールにも溶けない物質をドープするこ
とは困難であるという欠点があった。例えば、Pbft
ドープしたい場合、Pbのアルコキシドは極めて毒性が
強いため、例えばPb(No3)s  などの方が用い
易い。ところが、pb(son)雪  は、水には溶け
るが、アルカリ性の水にもエタノールにもほとんど溶け
ず、上記の方法でのドープは困難である。PI) (N
on )zの他にこのような性質を示す物質としては、
例えば、Z r O(N01 )2 * L’ (”s
 )s *重合して固体となったムtのアルコキシド又
はTiのアルコキシドなどがある。
However, the method described in the above publication has the drawback that it is difficult to dope a substance that is insoluble in either alkaline water or alcohol. For example, Pbft
When doping is desired, it is easier to use, for example, Pb(No3)s because Pb alkoxide is extremely toxic. However, although PB(son) snow dissolves in water, it hardly dissolves in alkaline water or ethanol, making it difficult to dope with the above method. PI) (N
On ) In addition to z, other substances that exhibit such properties are:
For example, Z r O(N01 )2 * L'("s
)s *There are Mut alkoxides and Ti alkoxides that have become solid through polymerization.

また、使用する水の量が少ない丸め、水の量のわずかな
違いも割り合いとして拡大きくなり、ゾル液のpHの変
化は大きなものとなるので、製造パッチごとのバラツキ
が大きくなシやすい、という欠点もある。
In addition, if the amount of water used is small, slight differences in the amount of water will be magnified as a proportion, and the pH of the sol will change significantly, so it is easy to have large variations between manufacturing patches. There is also a drawback.

本発明は従来法のこのような欠点tS消すること、すな
わち、乾燥・焼結の際割れにくく、かつアンモニア水に
もアルコールにも溶けにくい物質がドープされたゲルを
得る手段、及び製造パッチごとの条件の違いが少なくな
るようにして、乾燥・焼結の際割れにくいゲルを得る手
段に関し、そnによシ安定したガラスの製造方法を提供
することを目的とするものである。
The present invention aims to eliminate these drawbacks of the conventional method, that is, to provide a means for obtaining a gel doped with a substance that does not easily crack during drying and sintering, and that is difficult to dissolve in aqueous ammonia or alcohol, and also provides a means for obtaining a gel doped with a substance that is difficult to dissolve during drying and sintering, and for each manufacturing patch. The object of the present invention is to provide a method for producing glass that is more stable and less prone to cracking during drying and sintering by reducing differences in the conditions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、slのアルコキシドをアルコール及び水と混
合し、ゾルゲル法によシガラスを製造する方法において
、アルコール中にアンモニアを溶解させておくことt−
特徴とするガラスの製造方法である。
The present invention provides a method for producing shigarasu by a sol-gel method by mixing sl alkoxide with alcohol and water, in which ammonia is dissolved in the alcohol.
This is a characteristic glass manufacturing method.

本発明の特に好ましい実施態様としては、上記水の中に
pb(No3)1. La(NOs)s、重合して固体
となったTi のアルコキシド、 zro(gos)、
及び重合して固体となったAAのアルコキシドからなる
群のうちの少々くとも1つを溶解させておく上記のガラ
スの製造方法が挙げられる。
In a particularly preferred embodiment of the present invention, 1.0 pb (No. 3) is added to the water. La(NOs)s, alkoxide of Ti that has polymerized into a solid, zro(gos),
and the above-mentioned method for producing glass, in which at least one of the group consisting of alkoxides of AA that have been polymerized and solidified is dissolved.

本発明は、アンモニアNH3t−アルコール中に溶解さ
せておくことによシ目的を達成するものである。加水分
解に用いる水中に、例えば、PI)No3重合して固体
となったムtのアルコキシド、zrO(Hog)sなど
を溶解してゲル金作製することによシ、該物質が加えら
れたゲルを得、これを酸素を含む雰囲気中で焼結するこ
とにより、ドープされ九ガラスが得られる。また、水に
例えば、硝酸に重合して固体となったTiのアルコキシ
ド、ム4 Pbなどを溶かし良ものを加えても良い。
The object of the present invention is achieved by dissolving ammonia in NH3t-alcohol. For example, gel gold is prepared by dissolving Mut alkoxide, zrO(Hog)s, etc., which has become solid through polymerization of PI)No3, in the water used for hydrolysis. By sintering this in an oxygen-containing atmosphere, a doped glass is obtained. Alternatively, a good solution may be added by dissolving, for example, a Ti alkoxide, Mu4Pb, etc., which has become solid by polymerizing with nitric acid, in water.

また、ドーパントとして何も加えない場合も製造ごとの
ゲル化条件の違いをアンモニア水t   用いた時より
小さくすることができる。
Furthermore, even when nothing is added as a dopant, the difference in gelling conditions for each production can be made smaller than when aqueous ammonia t is used.

表お、本発明に用いるアルコールは、メタノール、エタ
ノール、クロパノール、ブタノール等何であっても良い
が、毒性、アンモニアの溶解度等の点でエタノールが優
れている。なお、本発明方法においてアルコール中に含
有させるアンモニアの量はα01〜1重量%程度、特に
好ましくは(105〜IIL3重量囁である。もちろん
用途に応じ他のアルコールを用いても良い。
The alcohol used in the present invention may be any alcohol such as methanol, ethanol, clopanol, butanol, etc., but ethanol is superior in terms of toxicity, solubility of ammonia, etc. In addition, in the method of the present invention, the amount of ammonia contained in the alcohol is about α01 to 1% by weight, particularly preferably about 105 to IIL3% by weight.Of course, other alcohols may be used depending on the purpose.

Slのアルコキシドとしては、81(o c H3)4
゜81(OC2Hs)4のいずれかが良い。他のアルコ
キシドでも用いることができるが効果が少ない。
As an alkoxide of Sl, 81(oc H3)4
Either ゜81(OC2Hs)4 is good. Other alkoxides can also be used, but they are less effective.

〔作用〕[Effect]

本発明を用いることによシ、水は混せ時まで中性あるい
は酸性に保っておくことが可能になシ、アルカリ性では
溶解されない各種物質を溶かしておくことができる。混
合と同時にアルカリ性となるので粒子が析出する場合も
アルコール中の適当なアンモニア濃度を選んでやること
により、粒子が沈む前にゲル化させることができる。
By using the present invention, water can be kept neutral or acidic until mixing, and various substances that cannot be dissolved in alkalinity can be dissolved. Since it becomes alkaline at the same time as mixing, even if particles precipitate, by selecting an appropriate ammonia concentration in the alcohol, it is possible to gel the particles before they settle.

tた、一般にゾルゲル法で扛水よりもアルコールの方が
使用量が多く、同体積の誤差の、ゾル液のpTi に対
する影響はアルコールの方が少ない場合が多い。例えば
、典型的な原料の構成は、水9 F、  81(00H
1)4  t 5 F、 !タノール1t5fといった
ものである。アンモニア水のdcw?の加えすぎ、ある
いは不足は、アンモニア入りエタノールの(11,5/
9.0 )X(1/(L79)X(1=1゜6dcM3
の加えすぎあるい拡不足と同程度のpEの変化をもたら
す。従って、アンモニア入りエタノールの方が、アンモ
ニア水を用いるときよシ製造バッチ間のバラツキは少な
くなると言える。
Furthermore, in general, alcohol is used in a larger amount than water in the sol-gel method, and the effect of an error in the same volume on the pTi of the sol solution is often smaller with alcohol. For example, a typical raw material composition is water 9F, 81(00H
1) 4 t 5 F, ! It is something like tanol 1t5f. Ammonia water dcw? Addition of too much or insufficient amount of ethanol (11,5/
9.0 )X(1/(L79)X(1=1゜6dcM3
Adding too much or under-spreading causes a change in pE to the same extent. Therefore, it can be said that when using ammonia-containing ethanol, there is less variation between manufacturing batches than when using ammonia water.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例によシ、本発明の方法を具体的に説明する
Hereinafter, the method of the present invention will be specifically explained using examples.

実施例1 0a(OH)1 24 tとMB40t54f1に水に
入れバーナーで加熱しアンモニアを発生させた。これを
シリカゲルをつめたパイプを通した後エタノール中に導
入し、(L15重量%Oアンモニア入ジェタノールを作
つ九。以後、アンモニア入夛エタノールと言う場合、こ
のアンモニア入タエタノールを指す。
Example 1 0a(OH)124t and MB40t54f1 were placed in water and heated with a burner to generate ammonia. This is passed through a pipe filled with silica gel and then introduced into ethanol to produce (15 wt % O) ammonia-containing jetanol.Hereinafter, when we refer to ammonia-containing ethanol, we refer to this ammonia-containing ethanol.

81(00Ha)49.5 fと上記のアンモニア人p
エタノールIL5ff:混合し、その中に水9.Ofを
入れさらに混合した。これを内面にシリコーンを塗った
試験管に移し、アルミ箔で軽く7りtl、6a℃恒温槽
に入れた。1週間後にはゲルは乾燥していた。得られた
乾燥ゲルのかさ密度を測定したところ、平均a 73 
f/aMs、標準偏差a O2ficIll”であった
。5つのゲルt1300℃で焼結し、すべて割れること
なくガラス化できた。
81 (00Ha) 49.5 f and the above Ammonian p
Ethanol IL5ff: Mix and add water 9. Of was added and further mixed. This was transferred to a test tube coated with silicone on the inside, wrapped lightly with aluminum foil for 7 tl, and placed in a constant temperature bath at 6 a.degree. The gel was dry after one week. When the bulk density of the obtained dry gel was measured, the average a 73
f/aMs, standard deviation aO2ficIll''. Five gels were sintered at 1300°C, and all were vitrified without cracking.

比較例1 アンモニア入りエタノールのかわりにエタノールを用い
た他は、実施例1と同様にして乾燥ゲルを得た。かさ密
度を測定したところ平均1、24 f/cs” 、標準
偏差(L O317cm”であつ几。
Comparative Example 1 A dry gel was obtained in the same manner as in Example 1, except that ethanol was used instead of ethanol containing ammonia. The bulk density was measured with an average of 1.24 f/cs" and a standard deviation of 317 cm".

実施例1と本例のかさ密度の差は高度に有意である。5
つのゲルt−1300℃で焼結したところ、ガラスが得
られたが5つすべて割れていた。
The difference in bulk density between Example 1 and this example is highly significant. 5
Glass was obtained by sintering two gels at t-1300°C, but all five were broken.

実施例2 水の中にPb(NOs)冨  α5tを溶かしておいた
他は、実施例1と同様にして乾燥ゲルを得た。
Example 2 A dry gel was obtained in the same manner as in Example 1, except that Pb(NOs) rich α5t was dissolved in water.

これを1300℃で焼結し、’E”bib” l 5モ
ル多ドープされたガラスを得ることができた。
This was sintered at 1300° C. to obtain a glass doped with 5 moles of 'E"bib"l.

比較例2 エタノール11.5 tの中にPb(No、)、  1
5tを加え激しくかきまぜたが溶けなかった。
Comparative Example 2 Pb (No, ), 1 in 11.5 t of ethanol
I added 5 tons and stirred vigorously, but it did not dissolve.

水9.0 f K Pb(−110n)x  l 5 
f t−溶かした中にアンモニア水を加え中性にした。
Water 9.0 f K Pb (-110n) x l 5
f t- Aqueous ammonia was added to the dissolved solution to make it neutral.

このとき大量の白い沈殿ができていた。At this time, a large amount of white precipitate had formed.

実施例3 水の中にムA(ooIIs)s (L O8t t−溶
かしておいた他は、実施例1と同様にして乾燥ゲルを得
た。
Example 3 A dry gel was obtained in the same manner as in Example 1, except that MuA(ooIIs)s (LO8tt) was dissolved in water.

これ管1300℃で焼結し、ムLが1モル嘩ドープされ
たガラスを得た。
This tube was sintered at 1300° C. to obtain a glass doped with 1 mol of muL.

比較例3 エタノール1t5Fの中にAA(OOHa)s (L 
O8tを加え激しくかきまぜたが溶けなかった。
Comparative Example 3 AA(OOHa)s (L
O8t was added and stirred vigorously, but it did not dissolve.

13g6アンモニア水6滴に水を加え9.Ofにしたも
のにムL(OOIIs)s (L 08 tを加え激し
くかきまぜたが溶けなかった。なおこの濃度のアンモニ
ア水を用いて加水分解を行ったときの乾燥ゲルのかさ密
度の平均は、(L 8 f/ls”でちゃ、実施例1の
アンモニア入9エタノールを用いた場合より効果が少な
かった。
Add water to 13g6 ammonia water and 6 drops9. MuL(OOIIs)s (L 08 t) was added to the Off mixture and stirred vigorously, but it did not dissolve.The average bulk density of the dry gel when hydrolyzed using aqueous ammonia at this concentration is: (L 8 f/ls'', the effect was less than that of Example 1 when 9 ethanol with ammonia was used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のガラスの製造方法は、乾燥・焼結の際割れにく
いという利点を有し、かつアンモニア水にもアルコール
にも溶けにくい物質がドープされたゲルを得ることがで
き、あるいは製造バッチ間の違いが少なく、かつ乾燥・
焼結の際割れにくいゲルを得ることができ、それによシ
安定してガラスを製造できるという優れた効果を有する
The method for producing glass of the present invention has the advantage of being difficult to break during drying and sintering, and can produce a gel doped with a substance that is difficult to dissolve in ammonia water or alcohol, or There is little difference, and it is dry and dry.
It has the excellent effect that it is possible to obtain a gel that does not easily break during sintering, thereby allowing stable glass production.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)Siのアルコキシドをアルコール及び水と混合し
、ゾルゲル法によりガラスを製造する方法において、ア
ルコール中にアンモニアを溶解させておくことを特徴と
するガラスの製造方法。
(1) A method for producing glass by mixing Si alkoxide with alcohol and water and producing glass by a sol-gel method, which comprises dissolving ammonia in the alcohol.
(2)水の中に、Pb(NO_3)_2、La(NO_
3)_3、重合して固体となつたTiのアルコキシド、
ZrO(NO_3)_2及び重合して固体となつたAl
のアルコキシドからなる群のうちの少なくとも1つを溶
解させておく特許請求の範囲第(1)項記載のガラスの
製造方法。
(2) In water, Pb(NO_3)_2, La(NO_
3)_3, Ti alkoxide that polymerized and became solid,
ZrO(NO_3)_2 and Al that polymerized and became solid
The method for producing glass according to claim 1, wherein at least one of the group consisting of alkoxides is dissolved.
JP1101685A 1985-01-25 1985-01-25 Production of glass Pending JPS61174123A (en)

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