KR100824986B1 - A composition for transparent silica glass and a method of preparing silica glass using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리카 분말, 분산제, 탈이온수, 겔화제, 및 포름아미드를 포함하는 실리카 글래스 제조용 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 실리카 분말, 분산제 및 탈이온수를 혼합하여 실리카 졸을 제조하는 단계; 상기 실리카 졸에 겔화제와 포름아미드를 첨가하는 단계; 상기 졸을 몰드내에 주입시켜 몰드내에서 겔화시키는 단계; 겔화된 성형체를 몰드로부터 제거하여 습윤 겔을 얻는 단계; 상기 습윤 겔을 건조하는 단계; 상기 건조된 겔을 300 내지 600℃에서 1차 열처리하는 단계; 상기 열처리된 결과물을 500 내지 1000℃에서 2차 열처리하는 단계; 및 상기 2차 열처리된 결과물을 진공 분위기 하에서 소결하는 단계를 포함하는 실리카 글래스의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a composition for preparing silica glass comprising silica powder, dispersant, deionized water, gelling agent, and formamide. The invention also comprises the steps of preparing a silica sol by mixing silica powder, dispersant and deionized water; Adding a gelling agent and formamide to the silica sol; Injecting the sol into a mold to gel it in the mold; Removing the gelled formed body from the mold to obtain a wet gel; Drying the wet gel; Primary heat treating the dried gel at 300 to 600 ° C .; Second heat treatment of the heat-treated resultant at 500 to 1000 ° C; And it provides a method for producing a silica glass comprising the step of sintering the secondary heat-treated product in a vacuum atmosphere.
실리카글래스,진공소결,졸-겔Silica Glass, Vacuum Sintered, Sol-Gel
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 투명 실리카 글래스 제조용 조성물 및 이를 이용한 실리카 글래스의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명 실리카 글래스 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 건조 성형체를 진공소결하여 투명 실리카 글래스를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preparing transparent silica glass and a method for preparing silica glass using the same, and more particularly, to a method for manufacturing transparent silica glass by vacuum sintering a composition for preparing transparent silica glass and a dried molded article prepared therefrom. .
종래 기술Prior art
실리카 글래스의 제조방법으로 졸-겔 공정은 액상 공정으로서 생산성이 높고 제품의 조성을 자유롭게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 공법에 비해서 제조공정이 전반적으로 저온에서 이루어지므로 경제성이 높다는 장점이 있다. 졸-겔 공정을 통한 벌크(bulk) 글래스, 특히 고 실리카 글래스를 제조하고자 하는 수많은 방법이 시도되어 왔다. 이러한 방법중 하나로 알콕사이드를 이용한 졸-겔 공정이 제안되었다. 그러나 이 방법은 대형화에 한계가 있으며 경제성이 떨어지는 단점이 있다.As a method of manufacturing silica glass, the sol-gel process is a liquid phase process, which has high productivity and can freely control the composition of the product, and has an advantage of high economical efficiency since the manufacturing process is generally performed at a low temperature as compared to the existing method. Numerous methods have been attempted to produce bulk glass, in particular high silica glass, via a sol-gel process. As one of these methods, a sol-gel process using an alkoxide has been proposed. However, this method is limited in size and has a disadvantage of low economic efficiency.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 콜로이드 특성을 가질 수 있는 정도로 작은 초미세 입자를 이용하는 졸-겔 공정이 제안되었다. 이 방법에 따르면, 일정한 크기 이상의 대형 실리카 글래스를 제조할 수 있고 광섬유용 오버클래딩(over-cladding) 튜브, 또는 반도체 제조용 및 기타 다양한 용도의 고순도 실리카 글래스를 경제성 있게 제조할 수 있다. 이러한 초미세 입자를 이용한 졸-겔 공정을 통하여 실리카 글래스를 제조하는 기술을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.In order to solve this problem, a sol-gel process using ultrafine particles small enough to have colloidal properties has been proposed. According to this method, it is possible to manufacture a large size silica glass of a certain size or more, and to economically manufacture an over-cladding tube for an optical fiber, or a high purity silica glass for semiconductor manufacturing and various other applications. Brief description of the technique for preparing silica glass through the sol-gel process using such ultrafine particles is as follows.
졸-겔 공정에서 일반적인 프로세스인 (1) 실리카 졸의 제조, (2) 졸의 겔화, (3) 겔의 건조, 및 (4) 건조 겔의 열처리를 통한 유리화라는 과정을 거치고 있다. (1)∼(3)의 공정에는 다양한 경로가 제공되고 있으며 마지막 치밀화 과정인 (4) 건조 겔의 열처리를 통한 유리화 과정은 일반적으로 건조된 겔을 1차 열처리하여 겔내의 유기물을 제거한다. 이어서, 유기물이 제거된 겔에 대해 수산기 및 불순물 제거 공정 및 공기중 또는 헬륨 등의 불활성 가스 분위기하에서 소결을 실시하여 고순도의 실리카 글래스를 완성한다. In the sol-gel process, a process of (1) preparation of silica sol, (2) gelation of sol, (3) drying of gel, and (4) vitrification through heat treatment of dry gel are performed. Various processes are provided for the processes of (1) to (3), and the vitrification process through heat treatment of the dry gel (4), which is the final densification process, generally removes organic matter from the gel by first heat treatment of the dried gel. Subsequently, the gel from which the organic substance has been removed is sintered in a hydroxyl group and an impurity removing step and in an inert gas atmosphere such as air or helium to complete silica glass of high purity.
상기 방법에 따르면, 대형 실리카 기물을 채택된 졸-겔 공정을 통하여 비교적 용이하게 제조할 수 있다. 그런데, 공기중에서 소결하는 경우에는 소결시 고온으로 올라감에 따라 과도한 결정화 경향 및 소결체 내의 잔류기공의 과다 존재로 인해 현실적으로 이론 밀도에 가까운 투명 실리카 글래스를 제조하는 것이 매우 어렵다. According to this method, large silica substrates can be prepared relatively easily through an adopted sol-gel process. However, in the case of sintering in air, it is very difficult to manufacture transparent silica glass that is close to the theoretical density due to excessive tendency of crystallization and excessive presence of residual pores in the sintered body as it rises to a high temperature during sintering.
한편 보다 개선된 소결방법으로 가장 널리 알려진 헬륨 등의 가스 분위기 하 에서의 소결하는 경우 공기 중에서의 소결에 비해서는 월등하게 우수한 소결능을 보이며 또한 유리의 결정화에 따른 부작용을 최대한 없앨 수 있다는 장점이 있다. 그러나 헬륨 분위기 하에서의 소결시 여전히 불완전 소결로 인해 소결체내에 과량의 미세 기포가 남게되어 최종적인 유리의 질을 떨어뜨리는 단점이 있다. 이러한 미세 기포를 제거하기 위해 헬륨 분위기 하에서의 소결시 보다 고온으로 소결온도를 올리는 방법이 사용되고 있으나, 소결온도의 상승에 따라 실리카 기물의 변형이 심해지는 단점이 크게 부각되며 또한 그에 상응되는 소결체 내에 존재하는 미세기포의 제거는 만족스럽지 못하다.On the other hand, when sintering in a gas atmosphere such as helium, which is most widely known as an improved sintering method, the sintering performance is superior to that in air, and the side effects of crystallization of glass can be eliminated as much as possible. . However, when sintering in a helium atmosphere, there is a disadvantage in that excessive fine bubbles remain in the sintered body due to incomplete sintering, thereby degrading the final glass quality. In order to remove such fine bubbles, a method of raising the sintering temperature to a higher temperature than that used in the sintering under helium atmosphere is used. However, the disadvantage that the deformation of the silica substance becomes severe with increasing sintering temperature is highlighted. Removal of microbubbles is not satisfactory.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 이론 밀도에 근접한 투명 실리카 글래스를 제조하기 위한 조성물을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a composition for producing transparent silica glass close to the theoretical density.
본 발명의 다른 목적은 이론 밀도에 근접한 투명 실리카 글래스의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing transparent silica glass close to the theoretical density.
상기한 목적을 달성하고자, 본 발명은 실리카 분말, 분산제, 탈이온수, 겔화제, 및 포름아미드를 포함하는 실리카 글래스 제조용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for preparing silica glass comprising silica powder, dispersant, deionized water, gelling agent, and formamide.
본 발명은 또한 실리카 분말, 분산제 및 탈이온수를 혼합하여 실리카 졸을 제조하는 단계; 상기 실리카 졸에 겔화제와 포름아미드를 첨가하는 단계; 상기 졸을 몰드내에 주입시켜 몰드내에서 겔화시키는 단계; 겔화된 성형체를 몰드로부터 제거하여 습윤 겔을 얻는 단계; 상기 습윤 겔을 건조하는 단계; 상기 건조된 겔을 300 내지 600℃에서 1차 열처리하는 단계; 상기 열처리된 결과물을 500 내지 1000℃에서 2차 열처리하는 단계; 및 상기 2차 열처리된 결과물을 진공 분위기 하에서 소결하는 단계를 포함하는 실리카 글래스의 제조방법을 제공한다.The invention also comprises the steps of preparing a silica sol by mixing silica powder, dispersant and deionized water; Adding a gelling agent and formamide to the silica sol; Injecting the sol into a mold to gel it in the mold; Removing the gelled formed body from the mold to obtain a wet gel; Drying the wet gel; Primary heat treating the dried gel at 300 to 600 ° C .; Second heat treatment of the heat-treated resultant at 500 to 1000 ° C; And it provides a method for producing a silica glass comprising the step of sintering the secondary heat-treated product in a vacuum atmosphere.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 실리카 글래스 제조용 조성물은 실리카 분말, 분산제, 탈이온수, 겔화제, 및 포름아미드를 포함한다. The composition for producing silica glass of the present invention includes silica powder, dispersant, deionized water, gelling agent, and formamide.
상기 실리카 분말은 20 내지 50 m2/g의 비표면적을 가지며 평균 입자크기가 40 내지 100nm인 초미세 입자의 분말이 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에는 상용되고 있는 퓸드 실리카가 바람직하게 사용될 수 있다. The silica powder preferably has a specific surface area of 20 to 50 m 2 / g and a powder of ultrafine particles having an average particle size of 40 to 100 nm. Commercially available fumed silica can be preferably used in the present invention.
상기 성분중 분산제와 겔화제는 기존의 실리카 글래스 제조시 사용되는 모든 화합물이 사용될 수 있으며, 이하에 기재된 화합물에 한정되는 것은 아니다.The dispersing agent and the gelling agent in the above components may be used all compounds used in the production of conventional silica glass, it is not limited to the compounds described below.
본 발명에 사용될 수 있는 분산제로는 암모늄염계 화합물이 있으며, 이들의 구체적인 예로는 4급 암모늄 하이드록사이드인 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 또는 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAH)가 있다. 분산제는 실리카가 조성물내에서 균일하게 분산되는 것을 도울 뿐만 아니라 실리카가 분산된 졸을 정전기적으로 안정화시키는 역할을 한다. Dispersants that may be used in the present invention include ammonium salt-based compounds, specific examples of which are quaternary ammonium hydroxide tetramethylammonium hydroxide (TMAH), or tetraethylammonium hydroxide (TEAH). Dispersants not only help the silica to be uniformly dispersed in the composition, but also serve to electrostatically stabilize the sol in which the silica is dispersed.
상기 겔화제로는 산의 수용성 지방족 에스테르가 사용가능하며, 이들의 바람직한 예로는 락트산 에틸, 락트산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 메틸, 글리콜산 에틸, 글리콜산 메틸 등이 있다. As the gelling agent, water-soluble aliphatic esters of acids may be used, and preferred examples thereof include ethyl lactate, methyl lactate, ethyl formate, methyl formate, ethyl glycolate and methyl glycolate.
상기 포름아미드는 물과 서서히 반응하여 약산성으로 변환되며, 겔의 건조능을 향상시키는 역할을 하는 건조보조제이다. The formamide is a drying aid that is slowly reacted with water, converted to weak acidity, and serves to improve the drying ability of the gel.
본 발명의 실리카 글래스 제조용 조성물의 각 성분의 함량은 실리카 글래스의 원하는 밀도에 따라 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실리카 분말 40 내지 60 중량부, 분산제 1 내지 5 중량부, 탈이온수 40 내지 60 중량부, 겔화제 0.5 내지 5 중량부 및 포름아미드 0.1 내지 20 중량부를 포함하는 실리카 글래스 제조용 조성물이 제공된다. 건조보조제인 포름아미드는 분산제 100 중량부를 기준으로 2 내지 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.The content of each component of the composition for preparing silica glass of the present invention can be easily determined according to the desired density of the silica glass. According to a preferred embodiment of the present invention, silica comprising 40 to 60 parts by weight of silica powder, 1 to 5 parts by weight of dispersant, 40 to 60 parts by weight of deionized water, 0.5 to 5 parts by weight of gelling agent and 0.1 to 20 parts by weight of formamide. A composition for preparing glass is provided. Formamide as a drying aid is preferably used 2 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the dispersant.
본 발명의 실리카 글래스 제조용 조성물은 가소제를 더 포함할 수도 있다. 상기 가소제로는 다가알콜(polyhydric alcohol)이 바람직하게 사용될 수 있다. 이들의 구체적인 예로는 글리세린(glycerin), 에틸렌글리콜, 2-메틸프로판-1,2,3-트리올 등이 있다. 상기 가소제는 0.1 내지 3 중량부의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.The composition for producing silica glass of the present invention may further include a plasticizer. As the plasticizer, polyhydric alcohol may be preferably used. Specific examples thereof include glycerin, ethylene glycol, 2-methylpropane-1,2,3-triol, and the like. The plasticizer is preferably used in an amount of 0.1 to 3 parts by weight.
본 발명의 실리카 글래스의 제조방법은 실리카 분말, 분산제 및 탈이온수를 혼합하여 실리카 졸을 제조하는 단계; 상기 실리카 졸에 겔화제와 포름아미드를 첨가하는 단계; 상기 졸을 몰드내에 주입시켜 몰드내에서 겔화시키는 단계; 겔화된 성형체를 몰드로부터 제거하여 습윤 겔을 얻는 단계; 상기 습윤 겔을 건조하는 단계; 상기 건조된 겔을 300 내지 600℃에서 1차 열처리하는 단계; 상기 열처리된 결과물을 500 내지 1000℃에서 2차 열처리하는 단계; 및 상기 2차 열처리된 결과물을 진공 분위기 하에서 소결하는 단계를 포함한다. Silica glass manufacturing method of the present invention comprises the steps of preparing a silica sol by mixing the silica powder, dispersant and deionized water; Adding a gelling agent and formamide to the silica sol; Injecting the sol into a mold to gel it in the mold; Removing the gelled formed body from the mold to obtain a wet gel; Drying the wet gel; Primary heat treating the dried gel at 300 to 600 ° C .; Second heat treatment of the heat-treated resultant at 500 to 1000 ° C; And sintering the secondary heat-treated result in a vacuum atmosphere.
본 발명의 실리카 글래스 제조 공정중 첫 번째 공정으로 실리카 분말, 분산제, 및 탈이온수를 블렌더를 이용하여 혼합함으로써 안정한 콜로이달 실리카 졸을 제조한 후 방치하여 숙성(aging)시킨다. 상기 실리카 졸에 겔화제 및 건조보조제로서 포름아미드를 포함하는 졸 상태의 실리카 글래스 제조용 조성물을 몰드에 주입하여 겔화시킨다. 또한 겔화제와 포름아미드를 첨가하기 전에 진공펌프를 이용하여 실리카 졸에서 기포를 제거한 다음 겔화제와 포름아미드 건조보조제를 첨가한 후 몰드에 주입하여 겔화시키는 방법이 이용될 수도 있다. In the first step of the silica glass manufacturing process of the present invention, a stable colloidal silica sol is prepared by mixing the silica powder, the dispersant, and the deionized water using a blender, followed by aging. Into the silica sol a gelling agent and a composition for preparing silica glass in the form of a sol containing formamide as a drying aid is injected into a mold and gelated. In addition, before the gelling agent and formamide are added, a bubble may be removed from the silica sol by using a vacuum pump, followed by addition of the gelling agent and the formamide drying aid, followed by injection into a mold to gelate.
겔화된 성형체를 몰드에서 제거하여 습윤 겔을 얻는다. 습윤 겔은 30 내지 50℃에서 48시간이상 건조시키는 것이 바람직하다. 건조된 겔의 1차 열처리 공정은 300 내지 600℃의 온도에서 승온속도 5 내지 50℃/hr로 실시한다. 이 열처리에 의하여 겔 내에 존재하는 유기물이 제거된다. 1차 열처리된 겔은 500 내지 1000℃의 온도에서 승온속도 100℃/hr로 2차 열처리한다. 이러한 2차 열처리 과정중에 염소 가스 분위기를 이용하여 고순도화 공정을 실시하며 이 과정에서 잔류 수산기 및 기타 금속성 불순물들이 제거된다. 또한 동시에 실리카 성형체내에 잔류하게 되는 염소성분을 제거하기 위하여 산소 또는 플루오르계 화합물 가스를 흘려준다. 이때의 열처리는 900 내지 1100℃에서 수행하는 것이 바람직하다. The gelled molded body is removed from the mold to obtain a wet gel. The wet gel is preferably dried at 30 to 50 ° C. for at least 48 hours. The primary heat treatment process of the dried gel is carried out at a temperature increase rate of 5 to 50 ℃ / hr at a temperature of 300 to 600 ℃. This heat treatment removes organic matter present in the gel. The first heat treated gel is second heat treated at a temperature rising rate of 100 ° C./hr at a temperature of 500 to 1000 ° C. During this secondary heat treatment process, a high purity process is performed using a chlorine gas atmosphere, in which residual hydroxyl groups and other metallic impurities are removed. At the same time, oxygen or a fluorine compound gas is flowed to remove the chlorine component remaining in the silica molded body. At this time, the heat treatment is preferably performed at 900 to 1100 ℃.
본 발명에서는 상기에서와 같이 2차 열처리된 성형체를 공기중이나 헬륨 분위기에서 소결하는 종래의 방법과는 달리 진공 분위기하에서 소결하여 투명성이 우수하고 이론 밀도(2.202g/cm3)에 가까운 실리카 글래스를 제공한다. 본 발명에 건 조보조제로 사용된 포름아미드는 겔의 건조능을 향상시키나 건조 겔의 기공을 상대적으로 크게 하여 소결을 어렵게 하는 단점이 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 진공 분위기에서 소결하게 되면 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 상기 진공 소결공정은 10-1 내지 10-6 토르(Torr)의 진공 분위기 하에서 1200 내지 1700℃까지 승온하여 그 온도에서 0.1 내지 100시간 열처리하여 실시한다. In the present invention, unlike the conventional method of sintering the secondary heat-treated molded body in the air or helium atmosphere as described above, it is sintered in a vacuum atmosphere to provide silica glass which is excellent in transparency and close to the theoretical density (2.202 g / cm 3 ). do. Formamide used as a drying aid in the present invention has a disadvantage of improving the drying ability of the gel but making the pores of the dried gel relatively large to make sintering difficult. However, if the sintering in a vacuum atmosphere as in the present invention can solve this problem. The vacuum sintering process is carried out by heating to a temperature of 1200 to 1700 ℃ in a vacuum atmosphere of 10 -1 to 10 -6 Torr (Torr) for 0.1 to 100 hours at that temperature.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. The following presents a preferred embodiment to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
실시예 1Example 1
비표면적이 50 m2/g 이하이고 평균 입자크기가 40 nm 이하인 실리카 분말(Aerosil OX-50(독일의 Degussa사)) 1000g, 탈이온수 1000g 및 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 200g을 블렌딩 장치를 이용하여 충분히 혼합하여 실리카 입자가 균일하게 분산된 졸을 얻었다. 그런 다음 상기 졸을 진공펌프를 사용하여 10 분이상 충분히 탈포한 후 상온 공기중에서 24시간 이상 방치하여 졸을 안정화시켰다. 상기 졸에 락트산 에틸 100g과 포름아미드 50g을 첨가한 다음 균일하게 혼합하여 얻은 혼합물을 튜브 성형용 몰드에 주입하였다. 겔화가 완결되면, 성형용 몰드로부터 습윤 겔을 분리하여 50℃, 대기중에서 48시간동안 건조하였다. 그리고 나서, 건조된 겔을 10℃/hr의 승온속도로 500℃까지 승온시키고, 이 온도에서 5시 간동안 1차 열처리하여 건조 겔내의 유기물을 제거하였다. 유기물이 제거된 겔을 100℃/hr로 900℃까지 승온하여 2차 열처리하고 이 온도에서 5시간동안 유지하였다. 이 때 2차 열처리 과정은 염소 가스 분위기하에서 실시하여 수산기 및 금속불순물들을 제거하였다. 그런 다음 1100℃까지 100℃/hr의 속도로 승온하면서 산소 분위기를 유지함으로써 실리카 성형체내에 잔류하게 되는 염소성분을 제거하였다. 마지막으로 10-3 토르의 진공 분위기 하에서 100℃/hr의 승온속도로 1350℃까지 승온하고 이 온도에서 1시간동안 소결함으로써 실리카 글래스 튜브를 제조하였다. Blending apparatus of 1000 g of silica powder (Aerosil OX-50 (Degussa, Germany)), 1000 g of deionized water and 200 g of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) having a specific surface area of 50 m 2 / g or less and an average particle size of 40 nm or less The mixture was sufficiently mixed with to obtain a sol in which silica particles were uniformly dispersed. Then, the sol was defoamed sufficiently for at least 10 minutes by using a vacuum pump, and the sol was stabilized by standing in air at least 24 hours. 100 g of ethyl lactate and 50 g of formamide were added to the sol, and then the mixture obtained by uniformly mixing was injected into a tube for molding. When gelation was completed, the wet gel was separated from the molding mold and dried for 48 hours at 50 ° C. in air. Then, the dried gel was heated up to 500 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./hr, and the organic material in the dried gel was removed by first heat treatment at this temperature for 5 hours. The organic material-free gel was heated to 900 ° C. at 100 ° C./hr and subjected to a second heat treatment, and maintained at this temperature for 5 hours. At this time, the secondary heat treatment process was carried out in a chlorine gas atmosphere to remove hydroxyl groups and metal impurities. Then, the chlorine component remaining in the silica molded body was removed by maintaining the oxygen atmosphere while raising the temperature at a rate of 100 ° C./hr to 1100 ° C. Finally, a silica glass tube was prepared by heating up to 1350 ° C. at a heating rate of 100 ° C./hr under a vacuum atmosphere of 10 −3 Torr and sintering at this temperature for 1 hour.
실시예 2Example 2
포름아미드의 사용량을 100g으로 하고 진공소결시 10-2 토르의 진공하에서 1320℃로 소결한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 글래스 튜브를 제조하였다.A silica glass tube was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of formamide was used at 100 g and sintered at 1320 ° C. under vacuum of 10 −2 torr during vacuum sintering.
실시예 3Example 3
락트산에틸의 사용량을 50g으로 하고 진공소결시 10-4 토르의 진공하에서 1320℃로 소결한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 글래스 튜브를 제조하였다.A silica glass tube was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of ethyl lactate was 50 g and sintered at 1320 ° C. under vacuum of 10 −4 torr during vacuum sintering.
비교예 1Comparative Example 1
진공 분위기 대신 공기중에서 소결한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 글래스 튜브를 제조하였다.Silica glass tubes were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixture was sintered in air instead of in a vacuum atmosphere.
비교예 2Comparative Example 2
진공 분위기 대신 헬륨 분위기에서 소결한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 글래스 튜브를 제조하였다.A silica glass tube was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sintered in helium atmosphere instead of the vacuum atmosphere.
레이저 산란법을 이용하여 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 실리카 글래스 튜브 내의 잔류 미세 기포의 양을 분석하였다. 비교예 1 및 2에서 얻어진 실리카 글래스가 실시예 1 내지 3에서 얻어진 실리카 글래스보다 50vol% 이상 더 많은 잔류 미세기포를 함유하고 있었다. The amount of residual microbubbles in the silica glass tubes prepared according to the above Examples and Comparative Examples was analyzed using a laser scattering method. The silica glass obtained in Comparative Examples 1 and 2 contained more than 50 vol% of residual microbubbles than the silica glass obtained in Examples 1 to 3.
본 발명의 실리카 글래스 제조용 조성물을 이용하여 제조된 건조 성형제를 진공 소결하는 경우 기존의 공기 분위기나 헬륨 분위기하에서의 소결하는 경우에 비해 미세기포를 줄일 수 있으며, 투명성이 향상되고, 이론 밀도에 가까운 치밀한 투명 실리카 글래스를 제조할 수 있다.In the case of vacuum sintering a dry molding agent prepared using the silica glass composition of the present invention, it is possible to reduce microbubbles, improve transparency, and close to theoretical density, compared to sintering in a conventional air atmosphere or helium atmosphere. Transparent silica glass can be produced.
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JPS56104732A (en) * | 1980-01-21 | 1981-08-20 | Hitachi Ltd | Preparation of silica glass |
JPS6424026A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-26 | Seiko Epson Corp | Production of defect-free quartz glass |
JPH02145442A (en) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | Seiko Epson Corp | Production of glass |
KR20000060200A (en) * | 1999-03-12 | 2000-10-16 | 윤종용 | Manufacturing method of silica glass for sol-gel process |
KR20010028000A (en) * | 1999-09-17 | 2001-04-06 | 윤종용 | Composition for making silica glass with sol-gel process |
KR20010066448A (en) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 윤종용 | Fabrication method of dopant doped silica glass by extrusion |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56104732A (en) * | 1980-01-21 | 1981-08-20 | Hitachi Ltd | Preparation of silica glass |
JPS6424026A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-26 | Seiko Epson Corp | Production of defect-free quartz glass |
JPH02145442A (en) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | Seiko Epson Corp | Production of glass |
KR20000060200A (en) * | 1999-03-12 | 2000-10-16 | 윤종용 | Manufacturing method of silica glass for sol-gel process |
KR20010028000A (en) * | 1999-09-17 | 2001-04-06 | 윤종용 | Composition for making silica glass with sol-gel process |
KR20010066448A (en) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 윤종용 | Fabrication method of dopant doped silica glass by extrusion |
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