JPS63144146A - ガラス体のイオン交換処理方法 - Google Patents

ガラス体のイオン交換処理方法

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JPS63144146A
JPS63144146A JP28986186A JP28986186A JPS63144146A JP S63144146 A JPS63144146 A JP S63144146A JP 28986186 A JP28986186 A JP 28986186A JP 28986186 A JP28986186 A JP 28986186A JP S63144146 A JPS63144146 A JP S63144146A
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glass
ion
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Hiroshi Koshi
浩志 越
Masahiro Inoue
井上 正弘
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • 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
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラスのイオン交換処理方法に関し、特に蒸発
成分を多量に含む溶融塩を用いてガラスをイオン交換処
理する場合に有用な技術に関する。
〔従来の技術〕
一般に外部からガラス体内部に特定のイオンを拡散侵入
させて、このイオン分布によってガラス体の性質改変を
行なう技術は広く用いられている。
例えば、ガラスの屈折率増大に寄与するイオンをガラス
体表面の特定領域から内部に拡散させて、このイオン濃
度分布に基く屈折率勾配をもったレンズ、光導波路等の
光学素子を基板内に埋め込み形成する方法などがある。
上記のように、ガラス体内部にイオンを拡散侵入させる
方法としては、−IaIi陽イオンを含む溶融塩をガラ
ス表面に接触させて、ガラス中の一価陽イオンと上記溶
融塩中の一価陽イオンとを交換させるイオン交換処理が
最も簡単である。
このイオン交換処理方法において、ガラス体の表面から
深部に向けて屈折率分布を形成する場合、前記溶融塩中
に含有させるイオン種としてはLiイオン、CSイオン
、Tlイオンなどがあるが、該屈折率分布の屈折率差△
nとして大きな値が必要な場合にはTJイオンを用いる
方法が実用上膜も適しており、Tlイオン源の溶融塩と
してT/C/(塩化タリウム) 、Tl2SO4(硫酸
タリウム) 、TlN03(tillタリウム)を用い
た例が報告されている。
〔発明が解決しようとする間販点〕
前記溶融塩のうち、Tl0I及びTl2SO4は、ガラ
ス体及びガラス体を保持する金具等を侵蝕する作用が強
いため、ガラス材表面からの均一なイオン交換が妨害さ
れてしまうという欠点がある。
一方、TlNO3は、ガラス体及びガラス体を保持する
金具等を侵蝕することがほとんどないため、ガラス体表
面からの均一なイオン交換処理が可能である。しかし、
TlNO3は沸点が≠30″Cであり、カラスのイオン
交換処理に望ましいg o o”c〜700℃の温度範
囲でもTlNO3が蒸発により減量し、長時間のイオン
交換処理の場合、Tlイオン源が欠乏してしまうという
欠点がある。
このため、TlNO3を用いた場合でも、再現性よく屈
折率分布型ガラス材を製造することは実質上木幹である
。さらに、蒸発したTlNO3は毒性が強いので、蒸気
の漏出防止に充分な対策が要求されている。
本発明の目的は、ガラス体のイオン交換処理におけるT
lNO3等の蒸発成分の漏出を防止し、安全に、かつ再
現性よく屈折率分布型ガラス材を製造することを可能に
する方法を提供することKある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上記問題を解決するため、ガラス体のイ
オン交、換処理方法において、イオン交換処理用溶融塩
な収容する容器に、該容器の開口部を塞ぐ蓋部材を設け
るとともに、前記蓋部材と容器との間の空隙を別途の溶
融塩で液体封止し、該液体封止を保ったままイオン交換
処理を行なう方法が適していることを見い出した。
さらに、本発明者等は、前記液封用溶融塩として、 (イ)蒸発速度が遅いこと (ロ)毒性がないこと (ハ)万一イオン交換処理用溶融塩と混合しても、イオ
ン交換を妨害しないこと 等の將性を有する溶融塩を研究した結果、KNO3(硝
酸カリウム)及びNaNO2(硝酸ナトリウム)が前記
液封用溶融塩として適していることを見い出した。
〔作 用〕
本発明によれば、イオン交換処理用溶融塩表面からのT
lNO3蒸気は、容器開口部が完全に気密シールされる
ため容器内に閉じ込められる。このため、イオン交換処
理時間が長い場合(例えば20日間以上)でも、前記溶
融塩中のTlイオン源が欠乏してしまうことがない。
そして、前記の液封用溶融塩は、蒸発速度が遅く、イオ
ン交換を妨害することがなく、かつ、低融点のため、低
温のイオン交換処理(例えばlo。
’C)の場合でも液体封止が可能である。
本発明方法の実施によって、TlNO3の蒸発が防止さ
れ、安定したイオン交換処理が可能となるため、各el
+の屈折率分布型ガラス材を再現性良く製造することが
できる。
〔実 施 例〕
以下本発明を図面に示した実施例に基いて詳細に説明す
る。
第1図において、lは発熱体2が設けられた加熱炉であ
り、この加熱炉l内にステンレス容器3を配置し、この
ステンレス容器3内にイオン交換処理用溶融塩lが収容
されている。そしてこのイオン交換処理用溶融#LII
中にステンレス製のスターテ−!及び同極のガラス材保
持具乙及びガラス材7が浸漬されている。
そして、ステンレス容器3の側壁内周には環状の容器を
成す液封溶融塩溜めlが一体に取り付けてあり、この溶
融塩溜め♂中に液封溶融「塩9が収容されている。スタ
ーラー5の軸棒jAは溶融塩溜めrを貫通して炉外に延
びており、炉外に設けた駆動機構(図外)により回転し
、スターテ−5の羽根5Bがイオン交換処理用溶融塩l
を攪拌する。
また、溶融塩溜めrには、ガラス材保持具6及びガラス
材7の投入及び取り出し用の開口部10と、スターテ−
5の軸棒jAの貫通用開口部/lが設けられている。こ
のスターラー軸俸5Aには、溶融塩溜めrの開口部を塞
ぐようにステンレス製の蓋部材12が一体的に固着して
あり、この蓋部材12の91壁の下端が全周にわたり上
記液封溶融塩9中に浸漬されている。さらに、液封溶融
塩溜めt全体を塞ぐようにステンレス製の蓋部材13が
設置しである。
上記の装置において、ガラス7のイオン交換処理中は、
液封溶融塩りによってスターラーta開口部/lおよび
ガラス材出し入れ開口部10の全ての間隙が気密に封止
される。このようにして、イオン交換処理溶融塩ダから
外部へのTlNO3の蒸発拡散が防止される。また、蓋
部材/3によって、液封溶融塩りは保湿され、常に溶融
状態が保たれるO 以下に本発明の具体的実施例を示す。
実施例/ 液体封止用溶融塩にKNO3を用いて、第1表記載の組
成から成るガラス板を、TlNOsとKNO3のモル比
がl:コOであるイオン交換処理用溶融塩【接触、加熱
し、17j’cで2中日間イオン交換処理を行なった。
第  7  表 単位モル% 上記処理期間中における前記イオン交換処理用溶融塩を
螢光X線分析装置を用いて分析し、求めたTlNO3濃
度変化を第2図に示す。
この結果第3図に示すように、厚さO,SWの範囲にわ
たって屈折率差△n−0,023の単調に減少する屈折
率分布をもつレンズ母材が得られた。
実施例2 イオン交換処理用溶融塩としてTlNO3とKNO3の
モル比が/:ココのものを用いて一2日間のイオン交換
処理を行なった。ガラス板の組成、液封用溶融塩、温度
等の条件はすべて実施例/と同じである。
上記処理期間中における、前記イオン交換処理用溶融塩
を実施例1と同じ方法で分析し、求めたTdNO3?a
度変化を第1図に示す。
この結果第5図に示すように、厚さQ、j;rsの範囲
にわたって屈折率差△n−o、oiqの単調に減少する
屈折率分布をもつレンズ母材が得られた。実施例1.コ
では、イオン交換処理用溶融塩中のTlNO3の蒸発に
よる減凰が全く無く、安定したイオン交換処理ができた
本発明の効果を示すため、液体封止をせずにイオン交換
を行なった場合の実験結果を、比較例として以下に示す
比較例 イオン交換処理用溶融塩としてTlNO3とKNO3の
モル比が/:20のものを用いて/7日間のイオン交換
処理を行なった。ガラス板の組成、温度等の条件はすべ
て実施例/と同じである。
上記処理期間中における、前記イオン交換処理用溶融塩
を実施例/と同じ方法で分析し、求めたTlNO3濃度
変化を第6図に示す。
この処理によって厚さQ、Ill mにわたる屈折率分
布が得られたが、イオン交換期間後半ではTllNO3
の蒸発によるTlイオンの欠乏が生じ、屈折率分布は第
7図に示すように単調減少ではなく、軸方向屈折率分布
型レンズ母材としては不適当であった。
〔発明の効果〕
本発明のイオン交換処理方法により、表面から深部に向
けて屈折率分布をもつガラス材を再現性良く、かつ作業
上の危険性を伴うことなく容易に製造することができ、
特に前記ガラス材の量産化に大きく貢献するものである
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する装置の一例を示す断面図、第
2図は本発明方法でイオン交換処理を行なった際の、イ
オン交換処理用溶融塩中のTlNO3′濃度変化の一例
を示す図、第3図は本発明方法でイオン交換されたガラ
ス材の屈折率分布を示す図、第を図は本発明の他の実施
例におけるT IMo 3 瀉度変化を示す図、第3図
は同処理でイオン交換されたガラス材の屈折率分布を示
す図、第6図は本発明外の方法によるイオン交換処理用
溶融塩中のTlNO316度変化を示す図、第7図は同
処理でイオン交換されたガラス拐の屈折率分布を示す図
である。 l・・・・・・加熱炉 コ・・・・・・ヒーター 3・
・・・・・容器グ・・・・・・イオン交換処理用溶融塩
j・・・・・・スターテ−7・・・・・・ガラス材ざ・
・・・・・液封溶融塩溜め 9・・・・・・液封用溶融
塩/2 、 /J・・・・・・蓋部材 第1図 第2図 イオン交換日数 第3図 表面からの深f!(mm) 第4図 イオン交換日数 第5図 表面からの深さくmm) 第6図 イオン文喚B数 第7図 表面からの深さ (mmン 手  続  補  正  書 昭和62年1月20日 特許庁長官殿           −9−特願昭  
−号  昭和67年/、!月s日提出の特許H1 特公昭  −号 一1発明の名称 ガラス体のイオン交換処理方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町4丁目8番地名称 (
200)日本板硝子株式会社 代表者  刺 賀 信 雄 グ代理人 2 補正の内容 (1)明細書第7頁第7行に、「開口部を塞ぐようにと
あるのを、[開口部のうちスターチ−貫通用開口ml/
を塞ぐように」と補正する。 (2)明細書第7頁第7行に「浸漬されている。さらに
」とあるのを「浸漬されている。また投入、取り出し用
開口部10を塞ぐ蓋部材lコも、上記と同様に側壁下端
が液封溶融塩り中に浸漬されている。さらK」と補正す
る。 (3)  明mtrfP;/ 0−Km !; fiナ
イL第6 ?fVCrN1方raとあるのを削除する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス体に、陽イオンを含む溶融塩を接触させて
    、該イオンとガラス体中に含まれる陽イオンを交換させ
    るイオン交換処理方法において、該溶融塩を収容する容
    器に、該容器の開口部を塞ぐ蓋部材を設けるとともに、
    前記蓋部材と容器との間の空隙を別途の溶融塩で液体封
    止し、該液体封止を保ったままガラス体のイオン交換処
    理を行なうことを特徴とするガラス体のイオン交換処理
    方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、イオン交換用溶
    融塩が硝酸タリウム(TlNO_3)を含む塩であり、
    封止用溶融塩が硝酸カリウム(KNO_3)または硝酸
    ナトリウム(NaNO_3)であるガラス体のイオン交
    換処理方法。
JP28986186A 1986-12-05 1986-12-05 ガラス体のイオン交換処理方法 Expired - Lifetime JPH0791090B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2645849A1 (fr) * 1989-04-12 1990-10-19 Nippon Sheet Glass Co Ltd Procede pour conduire l'echange d'ion du verre optique
US5026221A (en) * 1989-05-11 1991-06-25 Mitsubishi Metal Corporation Rotary cutting tool
US5090849A (en) * 1989-07-04 1992-02-25 Mitsubishi Materials Corporation Rotary cutting tool

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US5090849A (en) * 1989-07-04 1992-02-25 Mitsubishi Materials Corporation Rotary cutting tool

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