NO165912B

NO165912B - Fremgangsmaate for fremstilling av et natriumholdig glass eller en keramisk gjenstand.

Info

Publication number: NO165912B
Application number: NO854922A
Authority: NO
Inventors: Peter Lawrence Bocko; David Allen Thompson; William Joseph Wein
Original assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1991-01-21
Also published as: NO854922L; ES8800655A1; IN166814B; EP0198980B1; JPH0637311B2; CA1236854A; AU578505B2; AU5081285A; EP0198980A2; FI854955A0; US4645524A; FI854955A; KR860008095A; ATE72558T1; FI78890C; ES554216A0; DK563385D0; DE3585390D1; JPS61247626A; NO165912C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et natriumholdig glass eller en keramisk gjenstand. Fremgangsmåten er en dampavsetningsfremgangsmåte.

Innenfor feltet fremstilling av konvensjonelle oksydglass, og spesielt for fremstillingen av silikatglass er natrium et av de eldste og viktigste flussmidlene. Som et flussmiddel virker det slik at det letter smelteprosessen og reduserer my kn ing s punk tet for glassene, slik at de kan smeltes og fremstilles ved lavere temperaturer.

Selv om natrium typisk er tilstede i betydelige mengder, f.eks. 10-20 vekt-& Na20, i vanlige vindus- og flaskeglass (betegnet natronkalkglass, i det vesentlige bestående av Na20, CaO og SiC^), er det også en viktig mindre bestanddel i tallrike andre konvensjonelle silikatglass og ikke-silikatglass. Eksempler på glasstyper som inneholder Na20 er alkaliborsilikatglass med lav utvidelse som anvendes i form av farmasøytisk utstyr og laboratorieutstyr, alkalibor-silikatforseglingsglass for sammenføyning av glass og metalldeler, blysilikatglass som anvendes som lampe- og vakuumrøromhyl1inger, og optiske silikatglass for kjemisk herdbare optiske linser.

Natrium kan også være tilstede som et flussmiddel i ikke-silikatoksydglassystemer som f.eks. i fosfat- og germanat-glass. Natrium har videre vært innbefattet som en viktig bestanddel i visse rene natriumborsilikatglass som i den senere tid har vært anvendt til fremstilling av optiske bølgelederglass med lavt tap. For dette formålet trengs meget rene natriumholdlge materialer som reduserer innholdet av lysabsorberende forurensninger.

I tillegg til anvendelse som et flussmiddel i oksydglass har natrium også vært benyttet som en bestanddel i ikke-oksydglass. F.eks. ved fremstilling av halogenidglass med høy renhet for mulig anvendelse ved fremstilling av infrarødt transmitterende optiske fibrer, kan natriumfluorid og andre natriumhalogenider benyttes som modifiseringsmidler for å kontrollere de optiske egenskapene, smelteegenskapene og fremstillingsegenskapene for halogenidglassene. Igjen vil imidlertid natriumkildematerialer av svært høy renhet være påkrevet.

For spesielle glass- og keramikkanvendelser, som f.eks. ved fremstillingen av optiske fiberglass, fremmer de strenge renhetskravene anvendelsen av dampavsetningsfremgangsmåter for fremstilling av de påkrevde materialene. Slike fremgangsmåter avhenger av tilgjengeligheten av egnede flyktige kildeforbindelser som kan renses i påkrevet grad, deretter fordampes ved temperaturer som lett opprettholdes i damp-avleveringssystemer og, mest foretrukket, kan holdes ved for-dampningstemperaturen i lange tidsrom uten dekomponering.

Kjemiske dampavsetningsreaksjoner for kommerisiell fremstilling av glass til optiske fibrer bygger foreløpig på den flyktige kildeforbindelsen SiCl4 og, avhengig av den valgte sammensetningen for glasset, på GeCl4 og POCI3, disse kan alle effektivt fordampes, transporteres og lett oksyderes i damptilstanden til de respektive oksydene SiOg, Ge02 og P2O5• Imidlertid har behovet for forbedrede glassammensetninger for avanserte optiske og andre spesialglassanvendelser stimulert arbeid for å utvikle nye stabile og flyktige kildeforbindelser for fremstilling av glass fra dampfase. Slik fremstilling innbefatter ikke bare nye oksydglass som inneholder oksyder av elementer som hittil ikke har vært transporterbare i dampfasen, men også halogenid- og andre glassammensetninger hvor svært høy renhet er ønsket.

Natrium er et eksempel på et element som er vanskelig å tilveiebringe i dampfase ved å benytte konvensjonelle dampavsetningsteknikker og utstyr. U.S. patent nr. 3,883,336 beskriver en aerosolteknikk hvorved glass som inneholder natrium og andre elementer som ikke er tilgjengelige som flyktige kildeforbindelser kan fremstilles. Ifølge denne fremgangsmåten innføres oppløsninger av ikke-flyktige kildematerialer i en flammereaksjonssone hvor de oksyderes og avsettes samtidig med andre oksydbestanddeler og deretter smeltes til et glass. Siden denne fremgangsmåten benytter ikke-flyktige kildematerialer og et bæreroppløsningsmiddel tapes imidlertid noen av renhetsfordelene ved dampfaseav-setning.

U.S. patent nr. 4,501,602 beskriver en dampfasefremgangsmåte for fremstilling av glass ved å anvende en rekke organo-metalliske forbindelser, innbefattet en natrium e-diketonat-forbindelse som sublimeres ved 260°C. For glassfremstilling fra dampfasen hvor glass som inneholder natrium skal fremstilles i kommersielle mengder, ville mer flyktige og stabile natriumforbindelser være ønskelige.

Det er følgelig et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av rent glass eller keramiske produkter som Inneholder natrium, enten i form av oksyder, halogenider, eller andre former av dette elementet, hvor fordelene ved dampfasebearbeidelse mer effektiv kan utnyttes.

Det er videre et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for dampfaseglassfremstilling som kan til-passes fremstillingen av Na20-holdige glass hvor fordampbare natriumforbindelser med forøket flyktighet og stabilitet benyttes.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en kjemisk dampavsetningsprosess for fremstilling av rent smeltet silisiumoksyd eller silisiumoksyd-holdige glass hvor natrium kan innføres i glasset ved å anvende en flyktig organometallisk forbindelse av natrium.

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende detaljerte beskrivelsen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av natrium-holdige glass og keramiske gjenstander ved en dampavsetningsprosess. Ved fremgangsmåten unngås anvendelsen av flytende oppløsnings-middelbærere og ikke-flyktige natriumsalter, og derfor unngås hovedfarene for forurensninger som er tilstede i de fleste tidligere kjente prosessene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fremgangsmåte for fremstilling av et natriumholdig glass eller en keramisk gjenstand, som er kjennetegnet ved at den innbefatter trinnene: (a) Fremstilling av en dampreaksjonsblanding som inneholder damper av minst to fordampbare bestanddeler som kan omsettes sammen i dampfasen, slik at det dannes en sammensetning for et dampavsatt glass eller keramisk produkt, hvor en av de fordampbare

bestanddelene er en natriumfluoralkoksydforbindelse;

(b) initiering av en kjemisk dampavsetningsreaksjon i dampblandingen for å generere et partikkelformig natriumholdig dampavsetningsprodukt, og oppsamling av

dampavsetningsproduktet; og

(c) oppvarming av dampavsetningsproduktet for i det minste delvis å sintre det til et natriumholdig glass eller keramisk produkt. ,

Kort sammenfattet innbefatter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendelsen av en natriumfluoralkoksydforbindelse som en natriumdampkilde for dampfasesyntese av glass eller keramisk materiale. En dampblanding bestående av damper av minst to flyktige bestanddeler dannes først, hvor den ene av bestanddelene er en natriumfluoralkoksydforbindelse. Den andre bestanddelen eller bestanddelene som er tilstede i dampstrømmen er fordampede forbindelser valgt for å tilveiebringe andre bestanddeler av den ønskede sammensetningen for glasset eller det keramiske produktet, som f.eks. silisiumoksyd, P2O5» B2^3» GeC>2, MgO, ZnO, e.l. Andelene av fordampbare bestanddeler tilstede i dampstrømmen reguleres slik at når bestanddelene omsettes sammen i dampfasen dannes et natriumholdig kjemisk dampavsetningsprodukt som har sammensetningen for det ønskede glasset eller keramiske produktet.

Etter at en egnet dampblanding er dannet initieres en kjemisk dampreaksjon for å generere et spesielt natriumholdig dampavsetningsprodukt. Reaksjonen initieres typisk ved oppvarming av dampblandingen. Det partikkelformige avsetningsproduktet kan avsettes på et substrat når det genereres, eller enkelt samles i løs form.

Det avsatte eller samlede natriumholdlge dampavsetningsproduktet oppvarmes deretter, på avsatt form eller etter egnet formgivning som ønsket, slik at produktet i det minste delvis sintres til et enhetlig glass eller en keramisk gjenstand. Fortrinnsvis oppvarmes produktet for å oppnå fullstendig sintring og konsolidering til et ikke-porøst glass eller keramisk produkt.

Den ovenfor omtalte fremgangsmåten kan anvendes med spesiell fordel ved fremstilling av glass av høy kvalitet. For dette formålet er fullstendig fordampbare kildeforbindelser påkrevet for å oppnå et homogent dampavsetningsprodukt av svært fin partikkelformet struktur. For den beste glass-kvaliteten må de avsatte partiklene som skal sintres til glass fortrinnsvis ikke overskride 0,5 pm i diameter i uagglomerert tilstand.

For å fremstille glass av høy kvalitet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen reguleres andelene av fordampbare bestanddeler som er tilstede i dampstrømmen, slik at, når de omsettes sammen I dampfasen, dannes et forglassbart natriumholdig kjemisk dampavsetningsprodukt som har sammensetningen for det ønskede glassproduktet. Avsetningsproduktet må Ikke være fullstendig vitrøst eller amorft når det dannes; imidlertid må det være istand til å omvandles til et krystallfritt glass ved en egnet etterfølgende varmebe-handling.

Oppfinnelsen kan bedre forstås med referanse til tegningene, hvor

fig. 1 er en termogravimetrisk analysekurve for en natriumfluoralkoksydforbindelse som er nyttig ved foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er en skjematisk skisse av en apparatur som er egnet for utførelse av oppfinnelsen; og

fig. 3 er et forstørret skjematisk tverrsnitt som viser fronten av en brenner som er egnet for fremstillingen av natriumholdig kjemisk dampavsetningsprodukt ved flamme-oksydasj on.

Natriumfluoralkoksyder som er egnet for anvendelse i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er forbindelser som er relativ flyktige og viser god stabilitet ved fordampnings-temperaturene. For formålet med foreliggende oppfinnelse er natriumforbindelsen tilstrekkelig flyktig dersom den kan fordampes uten betydelig dekomponering ved en temperatur under ca. 25CPC, fortrinnsvis under 200°C.

Natriumfluoralkoksydene som benyttes ved oppfinnelsen har den generelle formelen: Na-O-R, hvor 0 er oksygen og R er en fluorkarbon- eller fluorhydrokarbongruppe med 3-5 karbonatomer. Et eksempel på en egnet fluorkarbongruppe er perfluor-t-butylgruppen, som er tilstede i forbindelsen natriumperfluor-t-butoksyd, Na(CF3^CONa, som har molekyl-strukturen :

Et eksempel på en egnet fluorhydrokarbongruppe er heksa-fluorisopropylgruppen, som er tilstede i forbindelsen natriumheksafluorisopropoksyd, (CF3CHOCF3)Na, som har strukturen:

De fluorerte amylgruppene, som inneholder 5 karbonatomer, gir også mulighet for dannelse av flyktige natriumfluoralkoksyforbindelser, basert på den observasjonen at ikke-fluorerte amylforbindelser har flyktigheter som er ekvivalente med noen kjente ikke-fluorerte butylforbindelser.

Den kjemiske syntesen av natriumfluoralkoksyforbindelser innbefatter typisk omsetning av den tilsvarende fluorerte alkoholen med en reaktiv natriumforbindelse. Syntesen av to representative natriumfluoralkoksyforbindelser er beskrevet i de følgende eksemplene.

Eksempel 1 - syntese av Na( CF3)3 C0Na

I en trehalset kolbe utstyrt med en oksygenbobler for rensing ble en 1,920 g prøve av natriumhydrid (fra en 50 vekt-# dispersjon av natriumhydrid i en mineralolje) vasket gjentatte ganger med eter for å fjerne all olje. Ny eter ble deretter tilsatt for å dispergere natriumhydridet.

Deretter ble en eterblanding bestående av 5,5 ml perfluor-t-butanol og 15 ml eter langsomt tilsatt gjennom en ekstra trakt til natriumhydridsuspensjonen.

Reaksjonen mellom natrlumhydrldet og perfluor-t-butanol fant sted spontant med utvikling av hydrogen under alkoholtilsatsen. Etter tilsatsen ble reaksjonsblandingen omrørt i 2 timer ved romtemperatur, og eteren ble deretter fjernet ved hjelp av vakuum. Produktet besto av 7,5 g av et sublimer-bart hvitt pulver, identifisert som (CFs^CONa ved infrarød spektralanalyse og kjemisk elementanalyse.

En prøve av (CF3)3C0Na fremstilt som beskrevet ble underkastet termogravimetrisk analyse (TGA). Oppvarming av forbindelsen fant sted ved lCPC/minutt under argonstrøm. En TGA-kurve fra en slik analyse er gjengitt i fig. 1 i tegningen. Kurven viser at fullstendig forflyktigelse av forbindelsen finner sted under ca. 170°C, uten tegn på termisk dekomponering ved noe punkt i fordampningsområdet.

Eksempel II - syntese av Na( CF3 CHOCH3) Na

I en trehalset kolbe utstyrt med en argonbobler for rensing ble en 24 g prøve av natriumhydrid i olje, inneholdende 0,5 mol (12 g) rent natriumhydrid, vasket med tørr eter for å fjerne oljen fra hydridet. Etter to vaskeomganger med eter ble 250 ml ny eter tilsatt til NaH i kolben, etterfulgt av svært langsom tilsats, i løpet av et tidsrom på 2 timer, av 84 g heksafluorisopropanol, (CF3)2CH0H. Denne tilsatsen ble etterfulgt av en kraftig utvikling av hydrogen.

Etter alkoholtilsatsen ble reaksjonsblandingen omrørt I 2 timer ved romtemperatur, og eteren ble deretter fjernet fra blandingen ved vakuumfordampning. Mellomproduktet, inn-ledningsvis et beige krystallinsk faststoff etter eterfor-dampningen, ble omvandlet til et gummi1lknende, oljeformig faststoff i løpet av de neste 72 timene mens det ble lagret under argongass.

Den del av dette mellomproduktet ble deretter overført til en sublimator. Etter to etterfølgende sublimeringer oppnådde man ca. 40 g av et hvitt krystallinsk faststoff, identifisert som (CF3CHOCF3)Na ved kjemisk elementanalyse.

Denne forbindelsen ble underkastet termogravlmetrisk analyse ved fremgangsmåten beskrevet I eksempel I. Rask fordampning av forbindelsen ble observert over temperaturområdet 150-200°C, men med en viss dekomponering. Ca. 10 vekt-£ av utgangsprøven fantes igjen som ikke-flyktig rest ved 250° C ved avslutningen av analysen. Imidertid, selv om denne forbindelsen ikke var så stabil som perfluor-t-butoksydet, viser både (CF3CHOCF3)Na og (CF3)3C0Na tilstrekkelig damptrykk under 200°C til å utgjøre praktiske flyktige kildeforbindelser for glassyntese fra dampfasen.

Anvendelsen av en natriumfluoralkoksydforbindelse for syntesen av glass eller keramiske gjenstander innbefatter fordampning og transport av forbindelsen til den kjemiske dampreaksjonssonen analogt fremgangsmåten benyttet for tilførsel av flyktige kildematerialer ved kjent teknikk. Typisk plasseres forbindelsen i en oppvarmbar fordamper eller bobleinnretning, og en bærergass føres over eller gjennom forbindelsen for å oppta og transportere forbind-elsesdamper til det valgte reaksjonsstedet.

En apparatur som er egnet for syntese av et natriumholdig silisiumoksydglass ifølge disse prinsippene er skjematisk vist i fig. 2 i tegningen. Med referanse til fig. 2 er en fordampningsenhet 10 for et egnet natriumfluoralkoksydkilde-materiale, som f.eks. (CF3CH0CF3)Na, oppbygd av en oljebad-varmer 12 som inneholder en trehalset glassbeholder 14 hvor en viss mengde av det valgte kildematerialet er plassert. Det er tilveiebrakt muligheter for evakuering av beholderen, f.eks. ved tilkobling til en vakuumpumpe 18 via utløpsrøret 16.

Et gassforråd 20 av en inert bærergass som f.eks. argon er koblet til beholderen via ventil 21 og tilførselsrør 22, dette tilførselsrøret terminerer inne i beholderen 14 nær kildematerialet. Beholderen er via ventil 25 og tilførsels-rør 24 forbundet med brenneren 26 hvor damper fra kildematerialet kan omsettes med andre reaktanter i flammen 28. Tilførselsrøret 24 oppvarmes typisk til over temperaturen for oljebadvarmeren 12, slik at kondensasjon av natriumfluoralkoksydforbindelsen i tilførselsrøret ikke finner sted. Røret innbefatter fortrinnsvis en strømningskontrollenhet 23 for overvåkning og kontroll av gasstrømmen gjennom røret.

Glassynteseapparaturen i fig. 2 innbefatterogså en kilde for en annen glassdannende bestanddel, i dette tilfellet det flytende kildematerialet S1C14 som tilføres fra bobleinnretningen 30. Bobleinnretningen innbefatter en oppvarmbar beholder 31 som innbefatter et tilførselsrør 32 for innføring av en bærergass som f.eks. oksygen fra bærergassforrådet 34 inn i tanken. Tilførselsrøret 32 strekker seg inn i SICI4-kildematerialet i beholderen 31, slik at bærergassen kan bli mer fullstendig mettet med SICI4 før transport ut av beholderen.

SiCl4-damper transporteres fra bobleinnretningen til brenneren 26 via tilførselsrøret 36, som fortrinnsvis er oppvarmet til den samme temperaturen som tilførselsrøret 24 for å unngå dampkondensasjon når dampstrømmene fra de to tilførselsrørene blandes idet de forlater brenneren 26. Både tilførselrøret 26 og bærertilførselsrøret 32 innbefatter strømningskontrollenheter, henholdsvis 35 og 33, som overvåker og/eller kontrollerer dampstrømmene til brenneren.

Den måten hvorpå dampene av natriumfluoralkoksydforbindelsen og de andre fordampbare bestanddelene som Inneholder de kjemiske elementene for glasset kombineres til en blanding før reaksjonen, kan variere avhengig av reaktiviteten av de fordampbare bestanddelene som anvendes. I tilfeller hvor alle dampene er relativt ureaktive med hensyn på hverandre ved den påkrevde dampgenererings- og transporttemperaturen, kan dampene kombineres og blandes før de trer inn i reaksjonssonen. F.eks. kan dampene blandes inne i en flamme-oksydasjonsbrenner som f.eks. brenner 26 i fig. 2, eller de kan blandes i tilførselssystemet, eller de kan blandes inne i eller genereres fra en blanding av kildeforbindelser inne i en bobleinnretning eller fordamper.

På den andre siden, i tilfeller hvor for tidlig reaksjon mellom dampene er mulig, kan det være ønskelig å holde visse damper i separate dampstrømmer inntil disse dampene befinner seg i nærheten av eller inne i dampreaksjonen. Generelt er for tidlige kjemiske reaksjoner blant dampbestanddelene uønsket, fordi de kan forårsake kondensasjon eller utfelling av species som inneholder elementene som er ønsket i glasset eller det keramiske produktet.

Brenner 26 i fig. 2 kan velges slik at den holder de to dampstrømmene fra de to tilførselsrørene separert, inntil det punktet hvor de går inn i reaksjonssonen ved flammen 28. Et forstørret delvis tverrsnitt av en egnet konfigurasjon for frontdelen av en slik brenner er vist I fig. 3 på tegningen. I denne tegningen innbefatter brennerfronten 40 utløpsåpninger 1 og 2, som kan være forlengelser av til-førselsrørene 24 og 36 i apparaturen vist i fig. 2, og som avleverer henholdsvis natriumfluoralkoksyddamper og SiCl4-damper fra brennerf ronten. Utløpsåpninger 3, 4 og 5 vil gi andre gasser til den kjemiske dampfasesyntesereaksjonen, disse består typisk av oksygen fra den ringformede åpningen 3, en brennstoffgass/oksygenblanding fra adskilte sirkulære åpninger 4, og ekstra oksygen fra adskilte sirkulære åpninger 5. Ved å anvende dette tilførselssystemet opprettholdes kildeforbindelsesdampene S1C14 og natriumfluoralkoksyd i separate dampstrømmer, inntil de kombineres i gass-oksygen-brennerflammen som utgjør den kjemiske dampreaksjonssonen for prosessen.

Selv om apparaturen vist 1 figurene 2 og 3 benytter flamme-oksydasjon som den kjemiske dampreaksjonen som genererer det natriumholdlge dampavsetningsproduktet, kan andre reaksjons-typer og fremgangsmåter alternativt anvendes. Reaksjonen kan f.eks. utføres i et beholderrør eller en inneslutning isteden for i åpne omgivelser, og kan drives ved hjelp av en ytre varmekilde som f.eks. en flamme eller laser, eller ved hjelp av tilstedeværende plasma. Imidlertid er flamme-oksydasjon den reaksjonsmåten som foreløpig er foretrukket for fremstillingen av oksydglass og spesielt for fremstillingen av natriumholdlge silikatglass ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er spesielt velegnet for fremstillingen av natrium-dopet sammensmeltet silisiumoksyd, dvs. glass med høyt silisiumoksydinnhold som inneholder små mengder natrium som et dopemiddel, for å mykne eller på annen måte modifisere egenskapene for det sammensmeltede silisiumoksydet. Fremstillingen av et natrium-dopet sammensmeltet silisiumoksydglass ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er illustrert ved det følgende eksempelet.

Eksempel III - syntese av Na- dopet sammensmeltet silisiumoksyd

Med referanse til en apparatur som skjematisk vist i fig. 2 ble 25 g (CF3CHOCF3)Na plassert under argon i en fordamper 14, og fordamperen evakueres og spyles med argon flere ganger for å fjerne restluft.

En porsjon av SIC14 innføres i gassbobleinnretningen 31 som oppvarmes til, og holdes ved, 40°C. Oppvarmingstråd er påført tilførselsrøret 36 som forbilder bobleinnretningen 31 med flammeoksydasjonsbrenneren 26, og også til tilførsels-røret 24 som forbinder fordamperen 14 med brenneren. Begge tilførselsrørene oppvarmes deretter til, og holdes ved, 200°C.

Oljebadet 12 oppvarmes så til driftstemperaturen på 120°C,

ved denne temperaturen er (CF3CHOCF3)Na-klldeforbindelsen ikke smeltet, men har et betydelig damptrykk og dekomponeres ikke raskt. Argonstrømmen startes deretter fra argonkilden 20 gjennom fordamperen 14 og over (CF3CHOCF3)Na-kildeforbindelsen med 0,1 standard liter pr. minutt (sim). Samtidig startes en oksygenstrøm fra oksygenkilden 34 gjennom S1C14 i bobleinnretningen 31 med en hastighet på

0,4 sim.

De resulterende dampstrømmene føres samtidig gjennom de oppvarmede tilførselsrørene 24 og 36 mot flammeoksydasjonsbrenneren 26, som drives på en metan/oksygenblanding som tilføres med hastighet 3,52 sim CH4 og 3,31 sim 02. Med referanse til fig. 3 som viser en egnet utførelse for brenneren 26 tilføres Cl^/C^-blandingen for forbrenningen gjennom åpningene 4, mens S1C14 og (CF3CHOCF3)Na-dampene tilføres separat til forbrenningssonen som konsentriske strømmer gjennom konsentriske damprør, henholdsvis 2 og 1.

Under forbrenningen av disse dampene tilføres ekstra oksygen

til flammen med en strømningshastighet på 0,150 sim gjennom åpningen 3 og med en hastighet på 3 sim gjennom åpningene 5.

Under flammeoksydasjonsreaksjonen av natriumkildeforbindelsen observeres en klar gul-orange emisjon fra flammen, denne er karakterisktisk for natrium d-linje-emisjon.

Soten som oppstår ved oksydasjonen av disse kildeforbind-elsene oppfanges på en roterende oppfangningsstav av kvarts (ikke vist) som beveges gjennom sotstrømmen som kommer fra brennerflammen. Kjemisk analyse av denne soten ved avslutningen av forsøket Identifiserer produktet som en natrium--

dopet brent silisiumoksydsot som inneholder ca. 0,024 vekt-56

Na20, forøvrig Si02.

En glassgjenstand kan fremstilles av natrium-dopet brent silisiumoksydsot fremstilt som beskrevet i dette eksempelet ved å brenne sotavsetningen som er samlet på oppfangnings-staven. Alternativt kan soten fjernes fra staven og formes til en ønsket preform-konfigurasjon ved en hvilken som helst egnet fremgangsmåte før sintring til klart glass.

For å fremstille oksydglass som inneholder høyere konsen-trasjoner av Na20, f.eks. natriumaluminiumsilikat-glass, kan høyere fordampningstemperaturer og/eller bærergasstrømmer anvendes, fortrinnsvis med en natriumfluoralkoksydforbindelse av enda høyere stabilitet og flyktighet. F.eks. kan (CF3)3C0Na benyttes fremfor natriumheksafluorisopropoksyd ved disse anvendelsene, på tross av dets høyere pris, på grunn av det høyere damptrykket ved ekvivalente fordampningstemperaturer og den forbedrede termiske stabiliteten som denne forbindelsen gir ved slike temperaturer.

Alternative teknikker for økning av Na-innholdet i det avsatte glasset, der hvor det er ønsket, ville være å benytte relativt lavere strømningshastigheter for S1C14 og/eller å redusere mulige Na20-sublimeringstap fra av-setningssonen. Sistnevnte ville minimaliseres ved å benytte lavere flammetemperaturer eller samle sotproduktet ved et hvilket som helst punkt borte fra reaksjonsbrenneren.

En spesifikk utnyttelse av oppfinnelsen hvor anvendelsen av Na(CF3)3C0 ville være spesielt fordelaktig er i syntesen av natriumaluminiumsilikat (Na20-Al2C>3-Si02 )-glass som inneholder betydelige andeler av Na20. Disse glassene er av spesiell interesse fordi de ventes å vise eksepsjonelt lav Raylelgh spredning ved infrarøde bølgelengder. Tabell I nedenfor angir eksempler på slike glass, innbefattet sammensetninger i vekt-&, målte Raylelgh spredningstap for 0,488 pm synlig lys, og beregnede Raylelgh spredningstap ved 1,55 pm i det infrarøde området av spekteret. Vist 1 tabell I er også tilsvarende data for et rent silikatglass.

For å fremstille glass av sammensetningen Na20-Al203-Si02, som vist i tabell I, som inneholder relativt store andeler av Na20 og AI2O3, kan man benytte en Na(CF3^CO-kildeforbindelse sammen med en egnet flyktig aluminiumkildeforbindelse som f.eks. Al(hfa)3 for å tilveiebringe dampblandingen for glassyntesereaksjonen. En alternativ Al-kilde er en AICI3-dampgenerator.

Natriumfluoralkoksydforblndelser er også ventet å være egnede natriumkildematerlaler for syntese av metallhalogenidglass. Ved å anvende fremgangsmåtene beskrevet i U.S. patent nr. 4,378,987, kan følgelig en natriumfluoralkoksydforbindelse utgjøre en egnet organometallisk natriumkildeforbindelse som kan dampomsettes med et halogeneringsmiddel som f.eks. HF til fremstilling av rent natriumfluorid. Dette rene natrium-fluoridet kan, når det avsettes med egnede halogenidglass-dannere, som f.eks. BeF3, ZnF2, ZnCl2 e.l., tilveiebringe natriumholdlget dampavsatte halogenidglassprodukter av eksepsjonell renhet.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et natriumholdig glass eller en keramisk gjenstand, karakterisert ved at den innbefatter trinnene: (a) fremstilling av en dampreaksjonsblanding som inneholder damper av minst to fordampbare bestanddeler som kan omsettes sammen i dampf asen, slik at det dannes en sammensetning for et dampavsatt glass eller keramisk produkt, hvor en av de fordampbare bestanddelene er en natriumfluoralkoksydforbindelse; (b) initiering av en kjemisk dampavsetningsreaksjon i dampblandingen for å generere et partikkelformig natriumholdig dampavsetningsprodukt, og oppsamling av dampavsetningsproduktet; og (c) oppvarming av dampavsetningsproduktet for i det minste delvis å sintre det til et natriumholdig glass eller keramisk produkt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blandingen av fordampbare bestanddeler omsettes sammen I dampfasen, slik at det dannes en forglassbar sammensetning, og hvor det natriumholdlge dampavsetningsproduktet oppvarmes slik at det sintres til et ikke-porøst natriumholdig glass.

3. Fremgangsmåte Ifølge krav 2, karakterisert ved at glasset som fremstilles er et natrium-dopet, sintret sillsiumoksydglass som i det vesentlige består av Na20 og Si02.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at glasset som fremstilles er et natriumaluminium-silikatglass som I det vesentlige består av Na20, AI2O3 og Si02.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at natriumfluoralkoksydforbindelsen som anvendes har en flyktighet som er slik at den kan fordampes uten betydelig dekomponering ved en temperatur under 250"C.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at natriumfluoralkoksydforbindelsen som anvendes har formelen: Na-O-R hvor 0 er oksygen og R er en fluorkarbon- eller fluorhydrokarbongruppe med 3-5 karbonatomer.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at natriumfluoralkoksydforbindelsen som anvendes er natriumheksafluorisopropoksyd eller natriumperfluor-t-butoksyd.