JPH052616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は、細長いガラスロツドを溶融塩と接触
させてガラス中のイオンと塩中のイオンの交換を
行なわせるイオン交換処理方法の改良に関する。

＜従来技術の説明＞ 屈折率が中心から周辺に向けて連続的に変化し
ている自己集束性レンズを製造する方法として、
Tl，Cs，Li等の屈折率増加に寄与する陽イオン
を含むガラスロツド母材をＫ，Na等の屈折率減
少に寄与する陽イオンを含む硝酸塩等の溶融塩と
接触させることによりガラス中の上記イオンと塩
中の上記イオンとを交換させ、上記イオンの濃度
分布によつて屈折率が中心軸上で最大で周辺に向
けてパラボリツクに漸減する分布をガラスロツド
内に形成する方法が知られている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記のイオン交換処理を行なう場合、最も単純
には溶融塩浴中にレンズ母材の長尺のガラスロツ
ドを垂直に浸漬して静置する方法がある。

しかしながら上記方法では一度に多くのロツド
を処理すると溶融塩中に陽イオンの濃度ムラが発
生し、これによつてレンズ母材ロツドの長さ方向
でイオン拡散速度にバラツキを生じて、ロツドを
多数に切断して製造される各レンズ間で光学性能
に大きなバラツキを生じることになる。

一方、溶融塩中に強制攪拌装置を浸漬設置して
溶融塩を混合攪拌しつつイオン交換処理を行なう
と、上記濃度ムラは低減されるものの、ガラスロ
ツドにしばしば反り等の変形を生じるという新た
な問題が発生した。

このガラスロツド変形の原因について検討した
結果、溶融塩の強制攪拌によつて溶融塩内の各所
にランダムな方向に向う流れが発生し、一方イオ
ン交換を迅速に行なう必要上、イオン交換処理温
度を高く保持する必要があり、このため上記の溶
融塩の流れの乱れによつてガラスロツドの各所に
加わる相反する負荷で特にロツドの下方において
変形することが判明した。

本発明は上記の知見に基づいて完成したもので
ある。

＜発明の目的＞ 本発明の主な目的は、ガラスロツドの長さ方向
で高度に均一なイオン交換を実現するとともに、
ガラスロツドの変形を防止したイオン交換処理法
を提供することにある。

＜発明の概要＞ 上記の目的を達成する本発明は、細長いガラスロ
ツドを溶融塩浴中に浸漬してガラス中のイオンと
塩中のイオンとを交換させるガラスのイオン交換
処理方法において、イオン交換処理の間継続して
前記溶融塩にガラスロツドのほぼ全長にわたり長
さ方向に沿う層流状態の流れを与えることを要旨
としている。

上記の溶融塩の層流をガラスロツド近傍部に生
成させ、且つ効率的に大量処理するために本発明
方法では、塩浴中に、ガラスロツドよりも長く上
下端が解放され長さ方向に内径が均一な筒状体か
ら成る整流シリンダを鉛直姿勢で複数設置し、ガ
ラスロツドの一定数を単位として単位ロツド群毎
に前記整流シリンダ内に自由垂下状態で保持し、
塩浴中で整流シリンダ外に配置した攪拌装置によ
り、溶融塩に、整流シリンダ内を下方へ流れ、シ
リンダから出た後再び上昇還流する循環流れを与
えつつイオン交換処理を行う。また、浸漬するガ
ラスロツドは固定保持するよりも、自由垂下状態
で支持する方が溶融塩流れに対する並行度がより
良好になるので望ましい。

＜発明の作用効果＞ 本発明によれば、攪拌装置からランダム方向に
発生する流れは整流シリンダの側壁で阻止されて
シリンダ内の流れに乱れを与えず、このためシリ
ンダの上端開口から入る溶融塩は、整流シリンダ
の下端開口から出るまでの間、側方からの強制力
を受けることなく鉛直側壁に沿つた層流状態で流
れ、しかもガラスロツドは自由垂下状態で保持さ
れているので、従来のようにロツドの径方向に大
きな負荷が加わることがなく、したがつて従来と
同様の高温度のもとでイオン交換処理を行なつて
も変形の発生を防止することができる。さらに、
ガラスロツド全長にわたつてガラス表面に常に一
様なイオン濃度および温度の溶融塩が接触するた
め、ロツドの長さ方向におけるイオン交換条件が
均一に保たれ全長にわたつて均一な光学性能を持
つレンズ母材を得ることができる。

さらに、共通の溶融塩浴中に整流シリンダを複
数設置しているので、大量のガラスロツドを同時
処理できると同時に、各シリンダ間でガラスロツ
ドと接触する溶融塩は従来の単一槽での場合と同
様に共通であり、従つて断面積の小さい独立した
塩浴槽を多数設ける方法と異なり、塩組成の差に
起因するイオン交換条件のバラツキは発生し難い
という利点がある。

＜実施例＞ 以下本発明を図面に示した実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示
す断面図であつて、１は溶融塩浴槽で円筒状を成
しており、内部には硝酸カリウム等の溶融塩２が
満たされていて外周を囲んで設けられたヒーター
３で一定温度に保持されている。

この溶融塩２中に径の小さい内筒５と、これよ
りも径が充分大な外筒１２とを同心的に配置した
二重円筒状のガイド隔壁４が浸漬設置してある。
そして、このガイド隔壁４の内筒５の中心を通し
て槽外から回転シヤフト６が通つており、このシ
ヤフト６の下端に攪拌羽根７が設けられている。
シヤフト６は内筒５に固定された回転軸受８に支
持されており、シヤフト６の上端に取りつけられ
たプーリ９を伝動ベルト１０を介して駆動装置１
１で回転することにより攪拌羽根７が回転して溶
融塩を攪拌混合する。

また、ガイド隔壁４の外筒１２の底部１２Ａは
ジヨウゴ型にすぼまつていて、その下端は上記攪
拌羽根７の外周近くに臨んでいる。

そして上記ガイド隔壁４を成す外筒１２の内周
側壁と内筒５の外周側壁との間に形成される環状
空間部に第２図（平面図）および第３図（正面
図）に示す整流シリンダユニツト１３が設置され
ている。この整流具１３は、全長にわたり内径が
均一で、且つ長さがレンズ母材ロツドよりも長い
耐蝕金属製の整流シリンダ１４の多数を一定間隔
をおいて円周上に配置し、これら整流シリンダ１
４……を環状のフランジ１５で結合した構造とな
つている。

上記構造の整流シリンダユニツト１３のフラン
ジ１５をガイド隔壁４の上端に載せることによ
り、各整流シリンダ１４……はガイド隔壁４の内
外筒５，１２間環状空間部の溶融塩中に垂直に浸
漬設置される。

１６はレンズ母材となるガラスロツドであり、
このガラスロツド１６の一定数を一単位として各
単位ガラスロツド群を上記の各整流シリンダ１４
……内に自由垂下状態で吊り下げ支持する。

具体的には第４図に拡大して示すようにガラス
ロツド１６の上端を溶融して径の大な球形頭部１
６Ａを形成しておき、円盤状の薄い多孔板からな
るロツド支持具１７に等間隔で設けられた径がガ
ラスロツド径よりも大でロツド頭部１６Ａよりは
小さい孔１７Ａにロツド１６を通し、頭部１６Ａ
で多孔板に係止させ、このようにして多数のガラ
スロツド１６を吊り下げたロツド支持具１７を整
流シリンダ１４の上端に部分的に設けた切り欠き
を利用して上記ロツド頭部１６Ａがシリンダ上端
よりも下になる位置で支持させる。

具体的な数値例を示すと、外径が1.1mmφで
1255mmの長さのガラスロツド１６を数十本ないし
数百本１つの整流シリンダ１４内に入れ、整流シ
リンダ１４の内径は一例として70mmないし75mmと
し、その長さは約1350mmとする。

上記の装置において中央の攪拌羽根７を回転さ
せると下方に押し下げられた溶融塩は塩浴槽底壁
に衝突した後、側方に流れ、ガイド隔壁４の外筒
１２の底壁１２Ａに沿つて塩浴槽１の内壁とガイ
ド隔壁の外筒１２側壁との間に形成される環状の
流路１８を通つて上昇し、整流シリンダ１４の上
端開口から流入してシリンダ１４内を均一な層流
状態でガラスロツド１６に沿つて流下し、各整流
シリンダ１４の下端開口から出た溶融塩は合流し
て攪拌羽根７に至り、ここで混合されるという循
環を繰り返す。すなわち、上記実施例におけるガ
イド隔壁４の外筒部分の底部１２Ａは、攪拌羽根
７から押し出され塩浴槽の底壁に当たつた後上昇
する流れが、整流シリンダ１４の下端開口に直接
向わないよう溶融塩を外方に導く役目を果たす。
また外筒１２自体は、整流シリンダユニツト１３
のフランジ１５を支持する役目と、上昇還流する
溶融塩を確実に整流シリンダ上端まで導く役目を
果たす。

上記実施例では、整流シリンダ１４全体を溶融
塩中に浸漬して、塩浴内の循環流が上端から流入
するようにしているが、この整流シリンダ１４を
塩浴槽１の半径方向に多重層設けた場合は中央寄
りに位置する整流シリンダ１４内には循環溶融塩
が充分に流入しないことも生じてくる。

このようなときは、第５図に平面視で示すよう
に各整流シリンダ１４の上端を溶融塩液面上に突
出させ、ガイド隔壁４の外筒１２と上記各整流シ
リンダ１４との間に渡して設けたトラフ１９を通
して流路１８を上昇してきた溶融塩を強制的に各
整流シリンダ１４内に分配流入するようにするの
が効果的である。

以上に説明した実施例では複数のシリンダ状整
流隔壁１２……を共通の塩浴内に浸漬して設けた
が、これら隔壁１２で囲まれる溶融塩整流セクシ
ヨンは各個別に独立させることもできる。

本発明のようにすれば各整流シリンダ内から出
た溶融塩が全体として混合された後に再分配され
るので各整流隔壁間での濃度のバラツキを可及的
に小さくすることができる。

また、各整流シリンダの外周は熱容量の非常に
大きい溶融塩で囲まれているので、ロツドの長さ
方向における温度分布も均一になる。

本発明は自己集束性レンズの製造工程に限ら
ず、一般に細長いガラスロツドを溶融塩に接触さ
せてイオン交換を行なう工程に広く適用できるも
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図は整流シリンダを示す平面図、第３
図は同側面図、第４図はレンズ母材ガラスロツド
の支持方法の一例を示す要部断面図、第５図は本
発明の他の実施例を示す要部平面図である。 １……塩浴槽、２……溶融塩、３……ヒータ
ー、４……ガイド隔壁、５……ガイド隔壁内筒、
６……回転シヤフト、７……攪拌羽根、１２……
ガイド隔壁外筒、１３……整流シリンダユニツ
ト、１４……整流シリンダ、１６……ガラスロツ
ド、１７……ロツド支持具、１９……トラフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細長いガラスロツドを溶融塩浴中に浸漬して
   ガラス中のイオンと塩中のイオンとを交換させる
   ガラスのイオン交換処理方法において、前記塩浴
   中に、前記ガラスロツドよりも長く上下端が解放
   され長さ方向に内径が均一な筒状体から成る整流
   シリンダ１４を鉛直姿勢で複数設置し、ガラスロ
   ツドの一定数を単位として単位ロツド群毎に前記
   整流シリンダ内に吊り下げ保持し、 塩浴内で前記整流シリンダ外に配置した攪拌装
   置により、溶融塩に、前記整流シリンダ内を下方
   へ流れ、シリンダから出た後再び上昇還流する循
   環流れを与えつつイオン交換処理を行うことを特
   徴とするガラスのイオン交換処理方法。