SU1723054A2 - Method of producing quartz glass - Google Patents

Method of producing quartz glass Download PDF

Info

Publication number
SU1723054A2
SU1723054A2 SU904849360A SU4849360A SU1723054A2 SU 1723054 A2 SU1723054 A2 SU 1723054A2 SU 904849360 A SU904849360 A SU 904849360A SU 4849360 A SU4849360 A SU 4849360A SU 1723054 A2 SU1723054 A2 SU 1723054A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
gel
deionized water
solution
sol
quartz glass
Prior art date
Application number
SU904849360A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Подденежный
Михаил Петрович Купреев
Игорь Михайлович Мельниченко
Виктор Юрьевич Золоторенко
Original Assignee
Гомельский государственный университет им.Ф.Скорины
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 Гомельский государственный университет им.Ф.Скорины filed Critical Гомельский государственный университет им.Ф.Скорины
Priority to SU904849360A priority Critical patent/SU1723054A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1723054A2 publication Critical patent/SU1723054A2/en

Links

Landscapes

  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Использование: получение кварцевого стекла высокой степени чистоты дл  фотошаблонных заготовок, подложек, оптических элементов и изделий волоконной оптики; в электронной и оптической промышленности . Сущность изобретени : получение кварцевого стекла по золь-гель методу. Дл  образовани  зол  провод т гидролиз алкилсиликата водным раствором сол ной кислоты с добавлением тонкодисперсного порошка кремнезема. Добавл ют водный раствор аммиака и заливают смесь в форму дл  перехода зол  в гель. Полученный гель выдерживают в деионизованной воде в течение расчетного времени. Перемещают гель в 0,01-0,2 н. раствор плавиковой кислоты в деионизованной воде в течение 1-1,5 ч. Сушку провод т на открытом воздухе. Термообработку гел  производ т в печи при 1200°С. 1 табл.Use: obtaining high-purity quartz glass for photomask blanks, substrates, optical elements and fiber optics products; in electronic and optical industry. The essence of the invention: obtaining silica glass by the sol-gel method. The hydrolysis of the alkyl silicate with an aqueous solution of hydrochloric acid with the addition of finely divided silica powder is carried out to form sol. An aqueous solution of ammonia is added and the mixture is poured into a mold to convert the sol to gel. The resulting gel is kept in deionized water for an estimated time. Move the gel in 0.01-0.2 N. a solution of hydrofluoric acid in deionized water for 1-1.5 hours. Drying is carried out in the open air. The gel is heat treated in an oven at 1200 ° C. 1 tab.

Description

(L

СWITH

Изобретение относитс  к стекольной промышленности, а именно к способам получени  кварцевого стекла высокой степени чистоты и бездефектности по золь-гель процессу , и может быть использовано в производствах электронной и оптической промышленности, в частности, при изготовлении фотошаблонных заготовок, подложек , оптических элементов и изделий волоконной оптики.The invention relates to the glass industry, in particular to methods for producing quartz glass of high purity and defectlessness by the sol-gel process, and can be used in the production of electronic and optical industry, in particular, in the manufacture of photomask blanks, substrates, optical elements and fiber products optics.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ получени  кварцевого стекла, включающий образование зол  гидролизом алкилсиликата водным раствором сол ной кислоты с добавлением тонкодисперсного порошка кремнезема, образование гел  добавлением водного раствора аммиака до рН 5-6, заливку гел  деионизованной водой с выдержкой в ней в течение времени, опредетThe closest in technical essence to the present invention is a method of producing quartz glass, including the formation of sol by the hydrolysis of an alkyl silicate with an aqueous solution of hydrochloric acid with the addition of fine silica powder, the formation of a gel by adding an aqueous solution of ammonia to pH 5-6, pouring the gel with deionized water over time, it will determine

1 one

л емого из выражени  t km , где t - врем  выдержки в деионизованной воде (часы ); m - масса блока гел  (граммы); k - коэффициент , варьируемый в пределах 4,5-4,7 (ч ), сушку и термообработку.It is derived from the expression t km, where t is the dwell time in deionized water (hours); m is the gel block mass (grams); k - coefficient varying in the range of 4.5-4.7 (h), drying and heat treatment.

К недостаткам известного способа относ тс  растрескивание годных блоков сухого гел , приготовленных по известной технологии , при дальнейшей термообработке и вспенивание стекла, также по вл ющеес  в процессе термообработки.The disadvantages of the known method are cracking of suitable blocks of dry gel, prepared according to a known technology, with further heat treatment and foaming of the glass, which also appears during the heat treatment process.

Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода годных изделий.The aim of the invention is to increase the yield of products.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  кварцевого стекла по золь-гель процессу, включающем образование зол  гидролизом алкилсиликата водным раствором сол ной кислоты с добавлением тонкодисперсного порошка кремнезема, образование гел  добавлением водногоThe goal is achieved by the fact that in the method of producing silica glass by the sol-gel process, including the formation of sol by the hydrolysis of an alkyl silicate with an aqueous solution of hydrochloric acid with the addition of fine silica powder, the formation of a gel

XIXi

ю соyu so

ОABOUT

слcl

NN

юYu

раствора аммиака до рН 5-6 -заливку гел  деионизованной водой с выдержкой в ней в течение времени, определ емого выражением t km1 3, сушку и термообработку, после выдержки в деионизованной воде заготовки гел  выдерживают в 0,01-0,02 н.растворе плавиковой кислоты в деионизованной воде в течение 1-1,5 ч.ammonia solution to pH 5-6 - pouring the gel with deionized water, holding it for a period of time, defined by the expression t km1 3, drying and heat treatment, after keeping the billet in deionized water, hold the gel in 0.01-0.02 n. hydrofluoric acid in deionized water for 1-1.5 hours

При погружении влажного блока гел  в слабый раствор плавиковой кислоты поверхность блок гел  модифицируетс  вследствие расширени  пор в приповерхностных сло х гел , что благопри тствует удалению паров воды и спирта из гелей и уменьшает веро тность растрескивани , а введение ионов фтора в обьем гел  способствует удалению св занной воды на стадии спекани  гел , что снижает вспенивание и образование пузырьков, а значит, увеличивает выход годных изделий.1-1,5 ч выдержки блока гел  в растворе кислоты достаточно дл  диффузии ионов фтора вглубь влажного гел  и протравливани  поверхности с вышеуказанной целью,When a wet gel block is immersed in a weak solution of hydrofluoric acid, the gel block surface is modified due to the expansion of pores in the surface layers of the gel, which favors the removal of water vapor and alcohol from the gels and reduces the likelihood of cracking, and the introduction of fluoride ions into the gel volume helps remove bound water at the stage of sintering the gel, which reduces the foaming and the formation of bubbles, and therefore increases the yield of products. 1.1-1.5 hours of exposure of the gel block in the acid solution is enough for diffusion of fluorine ions in the gl kill the wet gel and pickle the surface with the above purpose,

Концентраци  кислоты менее 0,01 н. не приводит к протравливанию поверхности за указанное врем , а при концентрации больше 0,02 происходит глубинное неравномерное протравливание образцов, привод щее при сушке и спекании к растрескиванию.Acid concentration less than 0.01 n. does not lead to surface etching for a specified time, and at a concentration greater than 0.02, deep uneven etching of the samples occurs, resulting in cracking during drying and sintering.

В зависимости от примен емых герметических форм можно получить заготовки сухого гел , а следовательно, и кварцевое стекло различной конфигурацииDepending on the hermetic forms used, it is possible to obtain dry gel blanks and, therefore, quartz glass of various configurations.

Пример1.К150мл тетраэтоксисилана добавл ли 50 мл 0,1 н.раствора HCI. Смесь интенсивно перемешивали. В результате реакции гидролиза температура смеси повышалась . По достижении 50°С добавл ли 50 мл деионизованной воды. После 15 мин перемешивани  добавл ли 50 г ультрадисперсного порошка кремнезема и продолжали перемешивание еще 15 мин. Далее к полученному золю добавл ли при перемешивании аммиачную воду до рН 5-6 и смесь разливали в дес ть герметично закрывающихс  квадратных полимерных форм, где формировались пластины гел  массой 40 г. После образовани  гел  формы открывали, заливали деионизованной водой и выдерживали расчетное врем  15,7 ч. Таким образом готовили 6 партий гелей по 10 шт. кажда . Далее 1 партию после выдержки в деионизованной воде просушивали на воздухе в открытом состо нии при 20-25°С до посто нной массы (f 5 сут.). Оставшиес  5 партий выдерживали в слабом растворе плавиковой кислоты в деионизованной воде с концентрацией от 0,005 н. до 0.025 н..Example 1. T150 ml of tetraethoxysilane was added 50 ml of 0.1 N HCl solution. The mixture was vigorously stirred. As a result of the hydrolysis reaction, the temperature of the mixture increased. Upon reaching 50 ° C, 50 ml of deionized water was added. After 15 minutes of stirring, 50 g of ultra-fine silica powder was added and stirring continued for another 15 minutes. Next, ammonia water was added to the resulting sol with stirring to pH 5-6, and the mixture was poured into ten hermetically sealed square polymer forms, where gel plates weighing 40 g were formed. After the formation of the gel, the forms were opened, poured with deionized water and kept for an estimated time of 15, 7 hours. Thus, 6 batches of gels of 10 pcs. Each were prepared. each After that, 1 batch, after soaking in deionized water, was dried in air in the open state at 20–25 ° C to a constant mass (f 5 days). The remaining 5 batches were kept in a weak solution of hydrofluoric acid in deionized water with a concentration of from 0.005 n. up to 0.025 n ..

причем в зависимости от концентрации измен ли и врем  выдержки: так, 2 парти  - 105 мин (0,005 н.раствор); 3 парти  -90 мин (0,01 н.раствор); 4 парти  - 75 мин (0,015moreover, depending on the concentration, the exposure time was also changed: for example, 2 batches - 105 minutes (0.005 n. solution); 3 batches -90 min (0.01 n. Solution); 4 batches - 75 minutes (0.015

н.раствор); 5 парти  - 60 мин (0,02 н.раствор ); 6 парти  - 45 мин (0,025 н.раствор). Далее эти 5 партий высушивали в тех же услови х, что и партию 1. Все полученные заготовки гел  контролировали на наличие дефектов (растрескивание).n. solution); 5 batch - 60 min (0.02 n. Solution); 6 batch - 45 min (0.025 n. Solution). Further, these 5 batches were dried under the same conditions as batch 1. All the obtained gel preparations were monitored for defects (cracking).

Результаты контрол  помещены в таблице .The results of the control are placed in the table.

Далее все 6 партий подвергали термообработке при 1200°С до пер.евода гел  в кварцевое стекло. После этого снова проводили контроль каждой партии на наличие дефектов (пузыри, трещины, деформаци  заготовки). Результаты контрол  помещали в таблицу.Then, all 6 batches were heat treated at 1200 ° С until the gel permeates into quartz glass. After that, each batch was checked again for defects (bubbles, cracks, deformation of the workpiece). The results of the control were placed in the table.

Пример 2. К1.5 л тетраэтоксисилана добавл ли 1 л 0,05 н. раствора HCI и 500 г ультрадисперсного порошка кремнезема. Смесь интенсивно перемешивали в течение 1 ч. К полученному золю при перемешивании приливали аммиачную воду до рН 5-6 и смесь разливали в 10 герметично закрывающихс  квадратных полимерных форм, где формировались пластины гел  массой 300 г. Пластины заливали деионизованной водой и выдерживали 31 ч, после чего воду сливали, а пластины на воздухе сушили при 20-25°С до посто нной массы. Таким образом получили партию из 10 блоков гел .Example 2. To 1.5 l of tetraethoxysilane was added 1 l of 0.05 n. a solution of HCI and 500 g of ultrafine silica powder. The mixture was vigorously stirred for 1 hour. To the resulting sol, with stirring, ammonia water was poured to pH 5-6 and the mixture was poured into 10 hermetically sealed square polymer forms, where gel plates weighing 300 g were formed. Plates were poured with deionized water and kept for 31 h, after then the water was drained, and the plates were dried in air at 20–25 ° C to constant mass. Thus, we received a batch of 10 gel blocks.

Аналогичным образом готовили еще 5 партий по 10 шт. кажда . После выдержки в деионизованной воде в течение 31 ч их дополнительно выдерживали в слабом растворе плавиковой кислоты по программе примера 1, т.е. 2 парти  - 105 мин (0,005 н.раствор); 3 парти  - 90 мин (0,01 н.раствор ); 4 парти  - 75 мин (0,015 н,раствор); 5 парти  - 60 мин (0,02 н.раствор); 6 парти  45 мин (0,025 н.раствор).Similarly, they prepared 5 more batches of 10 pcs. each After incubation in deionized water for 31 h, they were additionally kept in a weak solution of hydrofluoric acid according to the program of Example 1, i.e. 2 batches - 105 min (0.005 n. Solution); 3 batch - 90 min (0.01 n. Solution); 4 batch - 75 min (0.015 N, solution); 5 batch - 60 min (0.02 n. Solution); 6 batch 45 min (0.025 n. Solution).

Далее эти партии извлекали из кислоты и высушивали в тех же услови х, что и партию 1. Все полученные сухие гели контроли- ровали на наличие дефектовThese batches were then removed from the acid and dried under the same conditions as batch 1. All the resulting dry gels were monitored for defects.

(растрескивание). Результаты контрол  помещены в таблице. Далее все 6 партий подвергали термообработке при 1200°С до перевода гел  в кварцевое стекло. После этого снова производили контроль каждой(cracking). The results of the control are placed in the table. Further, all 6 batches were subjected to heat treatment at 1200 ° С before transferring the gel to quartz glass. After that, each control was again checked.

Claims (1)

партии на наличие дефектов уже в стекле. Результаты контрол  помещены в таблице. Формула изобретени batch for defects already in the glass. The results of the control are placed in the table. Invention Formula Способ получени  кварцевого стекла поавт.са Ms 1549931. отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода годных изделий,The method for producing quartz glass is a per second Ms 1549931. characterized in that, in order to increase the yield of useful products, после выдержки в деионизованной воде заготовки гел  выдерживают в 0.01-0,02after soaking in deionized water, the billet gel is kept in 0.01-0.02 н.растворе плавиковой кислоты в деионизованной воде в течение 1-1,5 ч.n. a solution of hydrofluoric acid in deionized water for 1-1.5 hours
SU904849360A 1990-07-09 1990-07-09 Method of producing quartz glass SU1723054A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904849360A SU1723054A2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Method of producing quartz glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904849360A SU1723054A2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Method of producing quartz glass

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1549931 Addition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1723054A2 true SU1723054A2 (en) 1992-03-30

Family

ID=21526542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904849360A SU1723054A2 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Method of producing quartz glass

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1723054A2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1549931, кл. С 03 В 8/02, 1988. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000044225A (en) Method for forming article using sol-gel method
SU1723054A2 (en) Method of producing quartz glass
SU1549931A1 (en) Method of producing quartz glass
RU1806105C (en) Method for glass production
JPH05186235A (en) Production of silica glass
SU1749185A1 (en) Method of quartz sand production
JP3713304B2 (en) Glass manufacturing method
KR100549422B1 (en) silica glass composition and manufacturing method of silica glass using the same
KR100346176B1 (en) Fabrication method of silica glass by sol-gel process
JPS6144727A (en) Production of glass for optical fiber
JPS63134525A (en) Production of glass
JPH01119526A (en) Production of silica glass
JPH10158010A (en) Production of silicon dioxide coating film
JPH04175291A (en) Production of glass
KR100326123B1 (en) Fabrication method of silica glass by sol-gel process
JPS59137340A (en) Manufacture of quartz glass
JPH04130022A (en) Production of glass
RU2482058C2 (en) Method of producing monolithic quartz glass
JPS63307126A (en) Production of silica glass
KR100346198B1 (en) Fabrication method of doped silica glass by sol-gel process
JPH04240124A (en) Manufacture of silica glass
RU1801949C (en) Method for thulium hydrosilicate production
JPH02243526A (en) Production of glass
JPS62187132A (en) Production of glass for optical fiber
JPH06271320A (en) Production of silica glass