TWI404688B - 用於製造石英玻璃之二氧化矽泥漿以及該泥漿之使用 - Google Patents

Description

用於製造石英玻璃之二氧化矽泥漿以及該泥漿之使用

本發明關於一種用於製造石英玻璃之二氧化矽泥漿，其含一均散液及非晶形且粒徑最大為500微米之二氧化矽顆粒，其中粒徑範圍介於1微米至60微米間之二氧化矽顆粒佔體積最大部分，且粒徑小於100奈米之二氧化矽奈米顆粒所具有之含量介於0.2%(重量)至15%(重量)(占總固體物質含量)之範圍。

此外，本發明亦關於該二氧化矽泥漿一特殊之利用。

該待製造之石英玻璃以基體(載體)被功能性塗被，或以不透光或半透明之石英玻璃元件之形式存在，例如以一帶狀或平板狀石英玻璃元件之形式存在。

製造平板狀石英玻璃元件方面，已知多種不同技術。美國專利案US－PS 4,363,647中建議，於一預先燒結之沙床上連續不間斷地利用切割燃燒噴火器切割出一由二氧化矽煤黑組成之平整層面，且於石英玻璃板產生時利用帶狀燃燒噴火器使之形成玻璃。

用於製造石英玻璃板之坩鍋拉伸法亦為人所熟知。然而使用該方法時，該石英板之周邊尺寸會受限於該用於熔化之坩鍋直徑。其可能造成所拉引之石英玻璃板形成波浪，且可達成之準確度相當低。此外，若無特殊方法產生或維持熔融狀態下之不透光性時，欲於一熔化製程中製造不透光之石英玻璃板是不可能的。

一段時間，部分或完全由不透光石英玻璃組成之元件及作為光學反射鏡之層板，被作為產生漫反射之用。該等反射鏡之特點係，於非常良好之溫度及溫度變換穩定性下具夠高之反射度。德國專利案DE 10 2004 051 846 A1描述利用一泥漿技術製造該種反射鏡。依此方法製造一種被高度填滿、可用於澆鑄、水液狀之泥漿，其含非晶形之二氧化矽顆粒且以泥漿塗被層之形式塗被於石英玻璃基體表面。該等非晶形之二氧化矽顆粒將二氧化矽顆粒利用濕式研磨而製成，且其粒徑之範圍最大為500微米，其中粒徑介於1微米至50微米範圍間之二氧化矽顆粒佔體積最大部分。

固體物質含量、顆粒大小及二氧化矽顆粒之粒徑分佈對於該泥漿塗被層之乾燥收縮具有影響力。所以，可藉由添加較粗之二氧化矽顆粒以減少乾燥後之收縮。在同時含高量之固體物質下，粒徑範圍介於1微米至50微米間之二氧化矽顆粒顯示具較佳之燒結特性及較少之乾燥收縮現象。因此，該泥漿塗被層可被乾燥並製成玻璃而不產生裂痕，此現象亦可歸因於該泥漿之水相中二氧化矽顆粒彼此間產生交互作用所致。

欲將該泥漿塗被層塗被於基體表面時，建議之方法係噴灑、靜電噴灑、淹沒、潑灑、浸沒及塗抹。接著將該泥漿塗被層加以乾燥並使之形成玻璃。

根據德國專利案DE 103 19 300 A1已知一種利用電泳沈積方法製造由石英玻璃構成之造型體之方法。依照該方法由一根據本文開始時所提及之該種均散液為起點，其含較大非晶形之二氧化矽顆粒，D₅₀ 值介於1微米至200微米間，及較小非晶形之二氧化矽奈米顆粒，粒徑範圍在1奈米至100奈米間。二氧化矽奈米顆粒之比例較偏好介於1%至10%(重量)之間，其中100%(重量)剩餘之部分係由較大非晶形之二氧化矽顆粒組成。均散液之填滿度介於10%(重量)至80%(重量)間，較偏好介於50%(重量)至70%(重量)間，且其黏稠度介於1毫巴．秒至1000毫巴．秒之間，較偏好介於1毫巴．秒至100毫巴．秒之間。

然而有文獻指出該等已知泥漿之流動性對於一些塗層技術係不適宜的。尤其係依照德國專利案DE 10 2004 051 846 A1中被高度填滿之泥漿，證明抽拉或以橡膠滾軸液壓該泥漿質體係有問題的，且依照德國專利案DE 103 19 300 A1中稀薄不黏稠之均散液雖然容易倒出，但卻會立即從塗被之表層流失，所以僅能用於塗層為平面幾何時，而且也只有少量塗層可做到，除上述情形之外，於乾燥及燒結時傾向產生裂痕。

由於泥漿技術使以低廉成本生產精確之層板及完整之石英元件成為可行，所以去除上述缺點係值得期待的。

所以，本發明之任務係製備一泥漿，其流動性尤其是係經由抽拉或倒出該泥漿質體之加工方面及關於無裂痕產生之乾燥及燒結方面係被最適化的。

此外，本發明之任務亦提供根據本發明之泥漿較特殊之用。

關於泥漿方面，根據本文開始時所稱之泥漿之任務係依據本發明之方式而完成，即二氧化矽顆粒具多形態之粒徑分佈，其第一種粒徑分佈最大值範圍介於1微米至3微米間且第二種粒徑分佈最大值範圍介於5微米至50微米間，且固體物質含量(二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒之總量)之範圍介於83%至90%間。

上文所提被高度填滿及高黏稠度之泥漿典型上皆顯現膨脹及震凝之特性。其意指該泥漿於機械力作用下(如攪拌、振盪、刮平、塗抹、擦拭、刮勻)具更高之黏稠度(膨脹)，或黏稠度於機械力作用後出現短暫增加之現象(震凝性)。下文中該等密切相關之泥漿流動特性將一併以「震凝性」或「震凝」之用語表示。

該已知之泥漿於機械力作用下會更加黏稠。當泥漿塗被層被工具以例如塗抹或擦拭、抹上、刮掉、刮除、刮平等方式塗抹及均散於一表面上時，其流動特性被證明係有缺點的。該已知高黏稠度泥漿較不適用於此等塗層技術，其於下文中將以「刮勻」一辭蓋括，由於該泥漿於均散力量作用下變堅硬，因此抵銷一等量之均散力量。靜止狀態下，該泥漿又再度變為流動狀態，然後從傾斜度之表面上流失。圖二之相片呈現出使用如德國專利案DE 10 2004 051 846 A1中所述之泥漿於刮勻試驗之結果。

實驗發現該種泥漿之流動特性，於添加少量之二氧化矽奈米顆粒後會改變為偏向結構黏稠觸變特性。

泥漿之「觸變性」出現於該情形中，即其黏稠度於恆定之剪應力下(大約於恆定之攪拌速度下)於一段時間內穩定地遞減。與此相關連為「結構黏稠度」，於該術語下黏稠度同樣因剪力而減少，但於恆定之剪應力下卻不會繼續衰減。

下文中該等密切相關之泥漿流動特性將一併以「觸變性」或「觸變」之用語表示。

根據本發明之泥漿於剪應力之作用下由於其觸變之流動特性而可流動。此一特性有利於泥漿質體等量流出且均勻被塗抹於表面上，甚至於均散力之作用下。

本泥漿之流動特性主要由固體物質含量決定，且與二氧化矽奈米顆粒之含量及非晶形二氧化矽顆粒之粒徑分佈相關連。此將於下文更詳細說明：●本發明泥漿之固體物質含量(二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒之總量)相當高，其值介於83%至90%之間。此高含量之固體物質形成一高黏稠度之泥漿，即使於無添加奈米顆粒之情況下，且其有助於泥漿塗被層等量及少量之收縮，而減少乾燥及燒結時產生之裂痕。當固體物質之含量高至超過90%以上時，則該泥漿繼續被加工之可能性隨之減少，即使係添加二氧化矽奈米顆粒。

●添加二氧化矽奈米顆粒使非晶形二氧化矽顆粒之間產生交互作用。根據本發明泥漿偏觸變之特性可歸因於當剪力出現時二氧化矽顆粒間交互作用之力量減弱所致。當剪力消失後，於泥漿質體處於靜止狀態時，該等交互作用之力量再度變強，且導致該泥漿質體非晶形二氧化矽顆粒之間彼此產生物理或化學之鍵結，其可對靜止中之泥漿塗被層產生安定作用。

●該等非晶形二氧化矽之顆粒具多形態之粒徑分佈。一種此類之多形態粒徑分佈具至少兩種，尤其三種及更多種之分佈最大值。此情形使調整泥漿高固體物質密度變容易，由此於乾燥及燒結時產生之收縮現象及與此相關之裂痕形成之風險皆減少。例如D₅₀ 值為2、5、15、30及40微米之粒徑分佈可單獨或混合使用。

二氧化矽奈米顆粒可經例如由氧化或水解含矽之起始化合物製造(下文中亦稱之為「焦化矽酸」)或將可聚合之矽化合物(二氧化矽膠)加以聚縮合而製得。使用「焦化矽酸」時，經常事先洗滌係有助益的。針對此目的，焦化矽酸主要係以部分硬化、「暫時性」之二氧化矽顆粒之形式存在，其可使用一般用於清潔之熱加氯法(Heichlorierverfahren)。當泥漿被均質化時，被洗淨之顆粒因作用於其等之剪力而又再被裂解為二氧化矽奈米顆粒。

根據申請專利範圍第1項中所述之範圍調整固體物質含量、多形態之粒徑分佈及二氧化矽奈米顆粒所佔之比例，該泥漿便可容易適應於各種加工技術。此將於下文更詳細說明。使用該種泥漿下所適用之加工技術包含刮勻及倒出。二氧化矽奈米顆粒含量較高者較經由倒出方法加工製得之泥漿更有益於一般刮勻之技術。

圖一之相片呈現使用根據本發明之泥漿於刮勻實驗之結果；僅均等白色之區域可被辨認出。

本文所瞭解之二氧化矽奈米顆粒係粒徑範圍介於數個奈米至100奈米間之二氧化矽顆粒。該種奈米顆粒具依照BET規定之比表面積值從40平方公尺/公克至800平方公尺/公克，較偏好介於55平方公尺/公克至200平方公尺/公克之間。

當泥漿中該等顆粒之含量少於0.2%(重量)時，奈米顆粒對泥漿流動特性之影響不顯著；反之含量超過15%(重量)則會造成泥漿於乾燥時產生收縮現象，其可能使無缺點之乾燥及燒結增添因難。於稀薄之泥漿塗被層時，可添加較高含量之二氧化矽奈米顆粒，因為稀薄之泥漿塗被層比厚度較高之塗被層不會出現收縮裂痕方面之問題。

有關此問題，若泥漿含介於0.5%(重量)至5%(重量)之間，特別偏好介於1%(重量)及至3%(重量)間之二氧化矽奈米顆粒(佔總固體物質含量)，已被證明特別有利。

二氧化矽奈米顆粒所具有之粒徑主要小於50奈米。

顆粒小之二氧化矽奈米顆粒可將生坯體之外層表面密封並使之緊密，且促成乾燥後泥漿之生坯強度及燒結活性提升。當至少80%(重量)，較偏好至少90%(重量)之二氧化矽顆粒被製成球形時，已被證明特別有利。

球狀顆粒使調整泥漿中密度高之固體物質較容易，因而減少乾燥及燒結時產生之膨脹。此外，實驗結果指出不透光之石英玻璃塗層中之球狀二氧化矽顆粒有助於提高反射度，尤其於紅外線之範圍內。理想情形係所有二氧化矽顆粒皆被製成球狀。

原則上高含量之球狀二氧化矽顆粒，若泥漿含少量之細顆粒且成碎片之二氧化矽顆粒時，其在某些應用上亦已被證明係有利的。

藉由添加細顆粒且成碎片之二氧化矽顆粒，其可利用研磨方式產生，生坯體之機械力學強度於乾燥後將再繼續增強。較大之強度特別於厚度較大之泥漿塗被層上可明顯觀察到。該等細顆粒且成碎片之二氧化矽顆粒之粒徑大約與非晶形二氧化矽顆粒之粒徑相若，且成碎片之二氧化矽顆粒之重量比例最大為10%(重量)(佔總固體物質之含量)。

尤其該等二氧化矽顆粒具有之粒徑分佈，其特徵為D₅₀ 值小於50微米，尤其小於40微米。

於該粒徑範圍中之二氧化矽顆粒顯示具有利之燒結特性，且具較低之乾燥收縮現象，所以其相應之泥漿塗被層尤其易於米形成裂痕下被乾燥及燒結。此現象可歸因於二氧化矽顆粒彼此間之交互作用，其形成至已於泥漿質體中分子二氧化矽之鍵結為止，其因而使乾燥及燒結變得容易。

均散液可以水之基礎存在。該種泥漿之水相極性可對二氧化矽顆粒之交互作用產生影響。根據本發明之泥漿較偏好一均散液，其係以有機溶劑為基礎，尤其以醇類為基礎。

實驗結果顯示如是之均散液可使維持觸變特性度容易。此外，乾燥步驟之進行明顯較水之泥漿相快。使用此可節省時間，並使載體上泥漿塗被層更快速乾固，因而可減少四周邊緣流失。於該均散液中添加少量水(<30%(體積))可使加工時間適合各種要求。

尤其關於較低裂痕生成傾向，若固體物質含量(二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒之總量)尤其至少為85%(重量)，亦已被證明係有利的。

尤其二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒係由人工合成之二氧化矽組成。

人工合成二氧化矽之特徵係純度高。因此，該泥漿適用於製作不透光且高純度之石英玻璃。該石英玻璃不純物之含量低於1 ppm(重量)，因此於紫外光範圍直至大約180 nm吸收很少，故適合作為漫射光學寬頻反射鏡用於特別寬之波長範圍上。

基於相同理由，非晶形二氧化矽顆粒之二氧化矽含量較偏好至少為99.9%(重量)。

使用該種顆粒下所製成之泥漿其固體物質之比例至少99.9%(重量)由二氧化矽組成(除添加摻雜劑之外)。通常不需要黏著劑或其他添加劑，且理想情況下不含於其中。金屬氧化物不純物之含量較偏好低於1 ppm(重量)。

於乾燥後之二氧化矽泥漿塗被層中方石英之比例應最高為0.1%(重量)，否則於燒結該泥漿塗被層時會發生結晶現象，其可能成為瑕疵品。

若泥漿中含氮、碳或一含該等元素之化合物時，其等以氮化物或碳化物之形式被鑲入石英玻璃結構中，結果證明可增加由該種泥漿製成之石英玻璃蝕刻之穩定度。

依該方法，泥漿中要添加氮及/或碳及/或一或數種該等元素之化合物。氮化物或碳化物使石英玻璃結構變硬，並使蝕刻抗性變得更佳。適用之起始物質如矽氮烷(silazane)或矽氧烷(siloxane)，於泥漿中尤其均勻地分佈，最後產生均勻摻雜石英玻璃之玻璃熔融體。

關於泥漿使用方面，上文所述之任務係依據本發明之方法而解決，其係將根據本發明之二氧化矽泥漿用於製造一種由石英玻璃構成之漫反射之反射鏡。

一種由根據本發明之泥漿製成之漫反射反射鏡，其特徵為，於寬的波長範圍上具相當高之反射度。此現象歸因於泥漿之高固體物質比例，尤其添加二氧化矽奈米顆粒。

漫反射反射鏡以獨立之反射鏡元件存在，其與光發射器及加熱器一起使用或作為隔熱使用，或該反射鏡被製為載體元件表層上不透光之二氧化矽塗層。該反射鏡例如可製成管子、燒瓶、小空腔、鐘、圓球殼、球體或橢圓球體分割之部分、平板、隔熱檔板或此類等之形體。

第一受偏好之替代性用法係將該漫反射反射鏡以石英玻璃構成之反射鏡塗層應用於一以石英玻璃構成之載體上。

以該泥漿製成之反射鏡塗層於該泥漿被乾燥及燒結後會於一載體表面上或該載體一部份之表面上形成一層塗被。該石英玻璃構成之載體基本上承接整個元件所有力學或化學上之基本功能，大約像是力學強度、熱安定性及化學穩定性，而反射鏡塗層對光學性質則具決定性地位。典型塗層厚度之範圍介於0.2毫米至3毫米間。

於此，反射鏡塗層及載體係由相同材質或至少相似之材質組成，如此才有利於尤其反射鏡塗層於載體上之固著力及整個元件溫度交換之穩定性。

該泥漿另一同等受偏好之應用，其特徵為，該漫反射反射鏡塗層被製成無載體，尤其係帶狀或平板狀之石英玻璃元件。

藉由添加根據本發明之高濃度泥漿，以避免發生收縮裂痕之現象。尤其係製得之平板狀或帶狀之石英玻璃體，其特徵係一層厚度如上述之均勻石英玻璃層，其端視燒結時之溫度及時間長度而可能呈現不透光或透光之結果。不透光板較偏好燒結溫度介於1200℃至1350℃之間下製得。此等玻璃板特別適合作為漫反射反射鏡之元件使用。若燒結溫度更高或燒結時間更久則可製成半透明或全透明之玻璃板。

欲使漫反射反射鏡產生特殊之反射特性時，已被證明適用之方法係使用一泥漿，其含一或數種摻雜劑，該等摻雜劑於石英玻璃中於紫外光、可見光及紅外光之光譜範圍內產生光之吸收。

該泥漿較偏好被用於漫反射於240 nm以下紫外光波長範圍區內之漫反射反射鏡製造上。

於紫外光波長範圍區(例如超過90%)一直往下到波長180 nm為止之高反射，其先決條件係石英玻璃之不透光性及非常高之純度。純度可例如藉由加入人工製成之二氧化矽確保，其中特別須強調的係微量氧化鋰不純物。鋰含量於100 ppb(重量)以下，尤其少於20 ppb(重量)。

下文中本發明將根據實施例及圖示進一步說明。各圖所示為：圖一 一相片，其所示為使用根據本發明之泥漿下刮平實驗之結果，圖二 一相片，其所示為使用根據目前技術水準之泥漿下刮平實驗之結果，圖三 一種用於根據本發明泥漿(添加二氧化矽奈米顆粒前)之原料成分其二氧化矽粒徑分佈圖，及圖四 圖三之原料成分其二氧化矽粒徑分佈之顯微鏡照相圖。

圖五 所示為根據本發明製造以二氧化矽不透光層為形體之反射鏡於波長範圍由250 nm至3000 nm之反射特性。

1.二氧化矽泥漿之製備

圖三所示為一原料成分之粒徑分佈。此多型態之粒徑分佈具一相當狹窄之粒徑分佈最大值，約為30微米(D₅₀ 值)及一範圍約2微米之次最大值。D₅₀ 值於30微米之原料成分於下文中被稱為R₃₀ 。

圖四以REM照相呈現粒徑分佈。由相片可看出每一二氧化矽顆粒皆被製成圓球形。

製作該泥漿時需加入其他原料成分，其具5微米、15微米及40微米之D₅₀ 值且其等之粒徑分佈與圖三及圖四中所示之粒徑分佈相似。該等原料成分各依照其D₅₀ 值被稱為R₅ 、R₁₅ 及R₄₀ 。該等原料成分分別事先以熱加氯法在溫度範圍介於600℃至1200℃間加以淨化。

此外還使用直徑為40奈米以「焦化矽酸」或二氧化矽膠為形式之二氧化矽奈米顆粒。焦化矽酸於此係以部份硬化、「暫時性」之二氧化矽顆粒形式存在，其經由範圍介於600℃至900℃之低溫下燒結之前處理，因此變得部分緊緻。欲調整成高純度時，可於含氯氣之空氣中作前處理。由於顆粒之初級粒徑很微小，所以進行熱加氯法時只需低溫。當均質化該懸浮液時，所有顆粒會因為作用於其自身之剪力而再度分解成二氧化矽奈米顆粒。

下列配方皆通過驗證：

焦化矽酸：135公克，BET表面積值為50平方公尺/公克。

將上述成分以純酒精加以均散，最後產生85%(重量)之固體物質含量。

一般含四乙基矽烷(TEOS)之二氧化矽膠為二氧化矽起始物質並以產生重量6公克之二氧化矽為其用量。

將上述固體物質成分以111公克純酒精加以均散，並於該均質之均散液中摻入二氧化矽膠。

焦化矽酸：4公克，BET表面積值為50平方公尺/公克。

將上述成分以70公克聚乙烯醇縮丁醛(Polivinylbutural)甲醇溶液中加以均散。

依此方法產生高度被填滿之泥漿呈現觸變之特性。該泥漿因此易塗抹且基於相同原因用於如表面抹平之加工技術。於每一配方中，60微米以下之顆粒佔該顆粒最大之體積比例。

完全以人工合成高純度圓球狀之二氧化矽顆粒製作之泥漿不含方英石(Cristobalit)，且其特徵為不純物含量很低，少於1 ppm(重量)。

圖一所示為使用根據配方1之泥漿下表面抹平實驗之結果。由此產生之泥漿係可滲透的，且具均等之塗層厚度，所以相片僅反映出均質之白色區域。與此互成對比之圖二相片中，可見不均勻具結塊之質體分佈，如同其於抹平一根據目前技術水準下具震凝性之二氧化矽泥漿表面所發生之結果。若將配方1中之焦化矽酸刪除，所得之結果很相似。

2.使用根據本發明之泥漿製造石英玻璃

範例1：於載體上製作漫反射之表層區域 於此使用一種根據本發明可容易被用於塗抹之二氧化矽泥漿，其中該泥漿塗被層係利用一砌刀工具製作而成，而該砌刀對於泥漿備用泥料具取量並加以抹勻之作用。

泥漿備用泥料不是被堆積於載體表面上，就是被放置於儲備槽中，泥漿可由此容器到達載體表面上。於砌刀機械式地均勻分散作用下，並結合根據本發明泥漿觸變之特性會產生黏稠度減低之結果，如此可使泥漿於載體表面上流出及擴展變得更容易。此結果之貢獻可製作出等量均勻厚度如上述之塗層。

針對載體表面做相對運動之砌刀方面，與此有關者例如塗抹刀具，如一水平旋轉之棍子、一滾軸、一塑形抹刀或與此類似之工具等等。重要的係，砌刀器具需與載體表面保持一段距離，而該距離與要製作塗層之厚度有關。

較偏好係泥漿備用泥料被沿著位於砌刀與載體間之間隙作堆置，該間隙可經由砌刀與載體間之相對運動沿著載體移動。砌刀與載體間之距離形成一間隙，其寬度與要製作泥漿塗層之厚度相同。

通常希望製得之塗層厚度係固定不變的。其可藉由該方法實現，即該間隙所具有之寬度係由一機械式之方向導引元件提供，載體或砌刀即沿著此元件進行其等之相對運動。於此，載體甚至亦可被作為方向導引元件使用。

砌刀及載體之相對運動於此係於一機械式之方向導引元件協助下進行，其一方面協調該相對運動，另一方面則間接或直接提供載體與砌刀間之間隙。由此方式便可於進行相對運動時容易保持間隙寬度固定不變。與方向導引元件有關者例如方向導引軌道，砌刀即係沿該軌道於載體上作移動。間隙寬度則例如直接藉由方向導引軌道之厚度或與砌刀相結合之偏針儀作調整。

泥漿備用泥料較偏好被裝置於儲備槽中，其排列於砌刀之邊緣上，並以流動方式與該間隙相銜接。泥漿備用泥料於此不斷地從儲備槽中經由空隙流至載體表面。儲備容器係砌刀之部分，並確保一直有泥漿料堆置於間隙之整個間隙寬度上。當砌刀移動時，儲備槽亦跟著砌刀移動。

通常，此間隙具一經調整成適合於該載體塗層區域之形狀。此情形尤其當塗層區域不呈平面，而係例如於長度之走向上具呈拱面或斜面之載體於伸展開時係有用的。於此，砌刀之形狀被調整為適合於該載體外表之輪廓，並確保間隙之寬度一由與相對運動之運動方向成直角之角度觀察一係固定不變的。

於實施例中，根據配方2之泥漿被用以製造作為紅外線發射器包殼管上之反射鏡塗層，其以所謂之石英玻璃材質「雙生對管」為形式。

雙生對管係由一橫切呈8字形之石英玻璃材質包殼管組成，其被一中央隔板分成二部分腔室作為容納加熱螺旋線圈之用。於包殼管避開主要發射方向之頂面上應製作一漫反射之用之反射鏡塗層，其以二氧化矽為材質之不透光塗被層為形式。製造方法將於下文詳細說明。

該雙生對管之外表先以酒精清潔，接著以3%之氫氟酸清潔去除其他表面雜質，尤其係鹼金族及鹼土族金屬之化合物。之後將該雙生對管安裝於一刮泥板之裝置中。此裝置係由一伸展開作為該雙生對管支座使用之載體、一方向導引元件及一與泥漿儲備槽結合成一體之砌刀組成，該砌刀可於方向導引軌道上，沿著該雙生對管移動。該砌刀具一偏針儀，其於下方表面之輪廓被如是製作，以致於偏針儀及雙生對管之上方表面保持固定2毫米寬度之拉延間隙。該儲備槽與該拉延間隙以流動之方式相銜接，且從砌刀移動方向上觀看，係排列於該間隙前面。

雙生對管上方表面無塗層之區域被一層薄膜遮蓋住。泥漿被裝填至儲備槽中，且砌刀沿著雙生對管於方向導引軌道上快速且平均地被塗抹。於此，該拉延間隙範圍內之泥漿具剪力作用其上，該剪力因為該泥漿觸變流動特性緣故造成黏稠度變小以致於泥漿分佈於雙生對管及偏針儀之間，以均勻且固定厚度從拉延間隙流出。被塗抹並留滯於塗被表面上之泥漿之黏稠度，於塗抹後不久，隨即因觸變性之緣故又再度升高，所以被塗抹上之泥漿不會流散開，而是基本上保持其等之形狀。將遮蓋用之薄膜移除。以此方式，可做到大致上厚度固定大約為1毫米之泥漿塗層。

使用該刮泥板裝置及根據本發明之觸變性泥漿，可於雙生對管之外表呈現拱形下做到用泥漿塗層於表面上作均勻之塗抹，並且確保於乾燥及燒結後，產生一於光學上均質且符合美學之不透光反射鏡塗層，厚度為0.8毫米。由於其等之純度高，該塗層於200 nm以下之紫外光波長範圍內也有反射。該不透光之反射鏡塗層亦適用於超過1000℃之高溫下。該不透光反射鏡塗層之反射率將於下文根據圖五之反射曲線圖作更詳細之說明。

圖五所示為根據範例1所製造以二氧化矽不透光層為形體之漫反射鏡於波長範圍從250 nm至3000 nm下之反射特性。於y軸上係反射度「R」單位為%，其係指「Spectralon」之反射率，且於x軸上之工作發光波長λ之單位為nm。反射率係藉助Ulbricht氏球進行。

此曲線呈現厚度為0.8毫米之不透光二氧化矽不透光層之反射軌跡，其中該燒結之步驟係於空氣供應下於1280℃之燒結爐中進行3小時。由該曲線可看出以無摻雜之二氧化矽所製作之二氧化矽不透光層在介於大約300 nm至2100 nm間之波長範圍中，具一約略均等之反射度R為95%。波長於210 nm時之反射度一直皆高於98%。此種於紫外光範圍內之高反射現象開啟應用由此種方式塗層之元件於例如紫外光殺菌領域之可能性。

範例2：石英玻璃板之製作

根據配方3製備一均質之泥漿。該泥漿係以到勻之方法製作石英玻璃板。此範例係於一載體上製作一厚度為5毫米之泥漿塗層。該種作法只有於泥漿觸變流動特性下才有可能。

由於固體物質含量高及均散液以酒精為基礎而於幾小時內製作完成之塗層，於其乾燥後緊接者被燒結。端視燒結時之溫度及燒結時間長短可獲得一片由透光或不透光石英玻璃構成之薄玻璃板。

Claims (17)

1. 一種用於製造石英玻璃之二氧化矽泥漿，其含一均散液及非晶形且粒徑最大為500微米之二氧化矽顆粒，其中粒徑範圍介於1微米至60微米間之二氧化矽顆粒佔體積最大部分，且粒徑小於100奈米之二氧化矽奈米顆粒所具有之含量介於0.2%(重量)至15%(重量)(占總固體物質含量)範圍間，其特徵為，該二氧化矽顆粒具多形態之粒徑分佈，其第一種粒徑分佈最大值範圍介於1微米至3微米間且第二種粒徑分佈最大值範圍介於5微米至50微米間，且固體物質含量(二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒之總量)之範圍介於83%至90%間。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，其含有介於0.5%至及5%(重量)之間之二氧化矽奈米顆粒(佔總固體物質之含量)。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該等二氧化矽奈米顆粒所具有之粒徑小於50奈米。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，至少80%(重量)之該二氧化矽顆粒被製成圓球狀。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之泥漿，其特徵為，其含有細粒、裂成碎片之二氧化矽顆粒。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該二氧化矽顆粒具有之粒徑分佈，其特徵係D₅₀ 值小於50微米。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該均散液之組成係以一有機溶劑為基礎。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之泥漿，其特徵為，該均散液之組成係以一醇類為基礎。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該固體物質之含量(二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒之總量)至少為85%(重量)。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該等二氧化矽顆粒及二氧化矽奈米顆粒係由人工合成之二氧化矽組成。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，該等非晶形二氧化矽顆粒之二氧化矽含量至少為99.9%(重量)。
12. 根據申請專利範圍第1項所述之泥漿，其特徵為，其含有氮、碳或一種含該等元素之化合物時，其等以氮化物或碳化物之形式被鑲入石英玻璃結構中。
13. 一種使用根據申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述之二氧化矽泥漿，用以製造由石英玻璃構成之漫反射反射鏡。
14. 根據申請專利範圍第13項所述之使用，其特徵為，該漫反射反射鏡之製作係於石英玻璃組成之載體上塗被由石英玻璃組成之反射鏡層。
15. 根據申請專利範圍第13項所述之使用，其特徵為，該漫反射反射鏡被製成無載體，尤其係帶狀或平板狀之石英玻璃元件。
16. 根據申請專利範圍第13項所述之使用，其特徵為，該漫反射反射鏡為產生特殊之反射特性含一或數種摻雜劑，該等摻 雜劑於石英玻璃中於紫外光、可見光及紅外光之光譜範圍內產生光之吸收。
17. 根據申請專利範圍第13項所述之使用，其特徵為，該漫反射反射鏡被用於240 nm以下紫外光波長範圍內之漫反射上。