JPH0556292B2 - - Google Patents

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JPH0556292B2
JPH0556292B2 JP60233188A JP23318885A JPH0556292B2 JP H0556292 B2 JPH0556292 B2 JP H0556292B2 JP 60233188 A JP60233188 A JP 60233188A JP 23318885 A JP23318885 A JP 23318885A JP H0556292 B2 JPH0556292 B2 JP H0556292B2
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JP
Japan
Prior art keywords
solution
bubbles
sol
gel
gelation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60233188A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6296325A (en
Inventor
Koichi Hara
Chemi Hata
Tetsuo Izumitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
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Publication of JPH0556292B2 publication Critical patent/JPH0556292B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はゾルゲル法によつてガラスを製造する
方法の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing glass by a sol-gel method.

[従来の技術] ゾルゲル法によつてガラスを製造する場合に
は、金属アルコレートの1種または2種以上を、
水及びアルコールに溶解させて得たゾル溶液に、
酸触媒またはアルカリ触媒に加え、攪拌下に室温
ないし80℃の温度でゾル溶液を加水分解してゲル
化させ、得られたゲルを乾燥後、焼成する方法が
一般に採用されている。
[Prior Art] When producing glass by the sol-gel method, one or more metal alcoholates are
In the sol solution obtained by dissolving in water and alcohol,
Generally employed is a method in which a sol solution is hydrolyzed and gelled at a temperature of room temperature to 80° C. with stirring in addition to an acid or alkali catalyst, and the resulting gel is dried and then calcined.

こうしたゾルゲル法では、金属アルコレートの
加水分解時に気泡が発生し、この泡は製品ガラス
の品質に悪影響を及ぼすことが知られている。気
泡の発生は特に使用するアルコール量が少ない場
合に著しいが、この泡がゲル化の初期段階で発生
したものであれば、スパチユラ等を用いて、ある
いはまたゾル溶液を他の容器に移す等の手段を用
いて取り除く方法が利用されている。
In such a sol-gel method, bubbles are generated during hydrolysis of the metal alcoholate, and these bubbles are known to have a negative effect on the quality of the glass product. The generation of bubbles is particularly noticeable when the amount of alcohol used is small, but if these bubbles occur during the initial stage of gelation, it may be necessary to remove them by using a spatula or by transferring the sol solution to another container. A method of removing it using means is used.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、ゲル化が進行し、液の粘性が上
昇した段階での上記の手段の採用は、液の均一性
を損うため、ゲル化過程の後半で発生した気泡
は、これを完全に除去することができない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, if the above-mentioned method is adopted at the stage when gelation has progressed and the viscosity of the liquid has increased, the uniformity of the liquid will be impaired. The bubbles cannot be completely removed.

もつとも、気泡の発生はアルコールの使用量を
増加させることによつて、ある程度減少させるこ
とができるが、この場合にはゲル化完了までに一
週間以上の長期間を要する不都合がある。
However, the generation of bubbles can be reduced to some extent by increasing the amount of alcohol used, but in this case there is a disadvantage that it takes a long time of one week or more to complete gelation.

[問題点を解決するための手段] この発明の目的は、アルコールの使用量を格別
増量しなくても、加水分解時に発生する気泡を容
易に除去することができる手段を提供せんとする
ものであつて、具体的には金属アルコレート溶液
(ゾル溶液)の加水分解を、減圧下で実施するこ
とにより、ゲル化過程の初期段階でも、また後半
段階でも、溶液の均一性を損うことなく、気泡を
除去して良質なガラスを製造せんとするものであ
る。
[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to provide a means for easily removing air bubbles generated during hydrolysis without particularly increasing the amount of alcohol used. Specifically, by carrying out the hydrolysis of the metal alcoholate solution (sol solution) under reduced pressure, the homogeneity of the solution can be maintained at both the early and late stages of the gelation process. The aim is to remove air bubbles and produce high-quality glass.

すなわち、本発明はゾルゲル法によつてガラス
を製造する方法に於いて、金属アルコレートゾル
溶液の加水分解の少なくとも一部を減圧下で行な
わせることを特徴とする。
That is, the present invention is characterized in that, in a method for producing glass by a sol-gel method, at least a part of the hydrolysis of a metal alcoholate sol solution is carried out under reduced pressure.

本発明に於いて、金属アルコレートとしては、
Si(OCH34,Si(OC2H54,Al(i−OC3H73
Ti(OC4H94,Zr(OC2H54等の1種もしくは2
種以上を使用することができる。またアルコール
としては、メタノール、エタノール等ゾルゲル法
で通常使用されるアルコールがいずれも使用可能
であり、触媒としても当業界で常用される酸また
はアルカリを使用することができる。
In the present invention, the metal alcoholate includes:
Si ( OCH3 ) 4 , Si( OC2H5 ) 4 , Al(i - OC3H7 ) 3 ,
One or two of Ti(OC 4 H 9 ) 4 , Zr(OC 2 H 5 ) 4 , etc.
More than one species can be used. Furthermore, as the alcohol, any alcohol commonly used in the sol-gel process, such as methanol or ethanol, can be used, and as a catalyst, acids or alkalis commonly used in the art can be used.

本発明によれば、1種または2種以上の金属ア
ルコレートを水及びアルコールに溶解し、これに
酸またはアルカリを加えたゾル溶液が、減圧下で
加水分解に供される。この場合、減圧条件は必ず
しも加水分解の全期間にわたつて保持する必要は
ない。ゾル溶液の加水分解を減圧下で行なうため
の装置としては、例えば真空デシケータ、真空
炉、エバポレーター等が使用でき、これら装置を
減圧にするための手段としては、アスピレータ、
真空ポンプ等が使用される。
According to the present invention, a sol solution obtained by dissolving one or more metal alcoholates in water and alcohol and adding an acid or alkali to the solution is subjected to hydrolysis under reduced pressure. In this case, the reduced pressure conditions do not necessarily need to be maintained throughout the entire period of hydrolysis. As a device for hydrolyzing a sol solution under reduced pressure, for example, a vacuum desiccator, a vacuum furnace, an evaporator, etc. can be used, and as a means for reducing the pressure in these devices, an aspirator,
A vacuum pump or the like is used.

ゾル溶液の加水分解を行なわせる装置の減圧度
は、ゾル溶液を収めない状態に於いて、約10〜
70mmHgであることを可とし、ゾル溶液を収め
た状態では、アルコールの蒸発にともない減圧度
が低下するが、150〜750mmHgの範囲であるこ
とが望ましい。750mmHg以上になると、脱泡の
効果は余り期待できず、150mmHg以下では副生
アルコール以外の成分まで揮発してしまうからで
ある。
The degree of vacuum of the device for hydrolyzing the sol solution is approximately 10 to 10% when the sol solution is not contained.
The pressure may be 70 mmHg, and the degree of vacuum decreases as the alcohol evaporates when the sol solution is contained, but it is preferably in the range of 150 to 750 mmHg. If the temperature exceeds 750 mmHg, the defoaming effect cannot be expected much, and if the temperature falls below 150 mmHg, components other than the by-product alcohol will evaporate.

[作用] ゾルゲル法での金属アルコレートとして、テト
ラメトキシシランSi(OCH34を例にとり、その
加水分解反応を反応式で示すと、 となる。この反応式から明らかな通り、テトラメ
トキシシランは、加水分解反応によつてメタノー
ルを副生するが、このメタノールがゲル化過程で
生ずる気泡の原因になる。本発明では、加水分解
反応が減圧下で実施されるため、ゾル溶液中に生
ずるメタノールの泡は溶液から遂次除去され、実
質的に液中に残留することがない。そして副生ア
ルコールが系外に除去されるので、ゲル化に要す
る時間も短縮することができる。
[Function] Taking tetramethoxysilane Si(OCH 3 ) 4 as an example of a metal alcoholate in the sol-gel method, its hydrolysis reaction is shown by the reaction formula: becomes. As is clear from this reaction formula, tetramethoxysilane produces methanol as a by-product through a hydrolysis reaction, and this methanol causes bubbles generated during the gelation process. In the present invention, since the hydrolysis reaction is carried out under reduced pressure, methanol bubbles generated in the sol solution are successively removed from the solution and substantially do not remain in the solution. Since the by-product alcohol is removed from the system, the time required for gelation can also be shortened.

[実施例] 実施例 1 テトラメトキシシラン20g、水23g、メタノー
ル1g、塩酸0.01gを混合して溶液を調製した。一
方、真空デシケータをアスピレーターで減圧して
系内の圧力を26mmHgとし、これに上記の溶液
を収めてアスピレーターを作動させながら、30分
間攪拌を行なつた。30分経過後攪拌を止め、室温
で5時間ゲル化を続行して気泡を含まないウエツ
トゲルを得た。
[Examples] Example 1 A solution was prepared by mixing 20 g of tetramethoxysilane, 23 g of water, 1 g of methanol, and 0.01 g of hydrochloric acid. On the other hand, the vacuum desiccator was depressurized with an aspirator to bring the pressure inside the system to 26 mmHg, and the above solution was placed therein and stirred for 30 minutes while operating the aspirator. After 30 minutes, stirring was stopped, and gelation was continued at room temperature for 5 hours to obtain a wet gel containing no air bubbles.

このウエツトゲルを60℃で24時間加熱した後、
ゲルを容器から取り出し、40℃、60℃、80℃、
100℃及び120℃の各温度で12時間加熱し、しかる
のち、これを自然冷却してドライゲルを得た。次
に、このドライゲルを10℃/時の昇温速度で1100
℃に昇温した後、この温度で3時間保持して気泡
及びクラツクのない透明なガラスを得た。
After heating this wet gel at 60℃ for 24 hours,
Remove the gel from the container and heat it at 40°C, 60°C, 80°C.
The mixture was heated at 100°C and 120°C for 12 hours, and then naturally cooled to obtain a dry gel. Next, this dry gel was heated to 1100 °C at a heating rate of 10 °C/hour.
After raising the temperature to .degree. C., the glass was kept at this temperature for 3 hours to obtain a transparent glass without bubbles or cracks.

比較のため、上記溶液を大気圧下室温で放置し
たところ、ゲル化完了までに10時間を要し、得ら
れたウエツトゲルには、多数の気泡が含まれてい
た。また、アスピレーターの作動を30分で中止せ
ずに続行したとほろ、ゲル化を1時間で完了させ
ることができた。
For comparison, when the above solution was left at room temperature under atmospheric pressure, it took 10 hours to complete gelation, and the resulting wet gel contained many air bubbles. Furthermore, if the operation of the aspirator was continued without stopping after 30 minutes, gelation could be completed in one hour.

実施例 2 テトラエトキシシラン20g、水25g、エタノー
ル5g、塩酸0.01gを混合し、実施例1と全く同様
な操作により、気泡及びクラツクのない透明なガ
ラスを得ることができた。
Example 2 20 g of tetraethoxysilane, 25 g of water, 5 g of ethanol, and 0.01 g of hydrochloric acid were mixed and the same procedure as in Example 1 was performed to obtain a transparent glass free of bubbles and cracks.

実施例 3 テトラエトキシシラン20g、水20g、メタノー
ル10g、塩酸0.01gを混合して溶液Aを用意した。
また、アルミニウムイソプロポキサイド2g、ジ
ルコニウムテトラエチレート2g、チタニウムテ
トラブトキサイド2g、水2g、メタノール10gを
混合し、3時間攪拌して溶液Bを用意した。上記
溶液Aと溶液Bを混合し、溶液を入れない状態で
24mmHgになるよう調整したエバポレータに、
上記の混合液を入れて減圧下に攪拌を20分間行な
つた。
Example 3 Solution A was prepared by mixing 20 g of tetraethoxysilane, 20 g of water, 10 g of methanol, and 0.01 g of hydrochloric acid.
Further, 2 g of aluminum isopropoxide, 2 g of zirconium tetraethylate, 2 g of titanium tetrabutoxide, 2 g of water, and 10 g of methanol were mixed and stirred for 3 hours to prepare solution B. Mix the above solution A and solution B without adding the solution.
To the evaporator adjusted to 24mmHg,
The above mixture was added and stirred under reduced pressure for 20 minutes.

次いで、上記溶液をシヤーレーに入れ、室温で
5時間放置することにより気泡のないウエツトゲ
ルを得た。このゲルンを実施例1と同様な条件で
乾燥、焼成することにより、気泡及びクラツクの
ない透明なガラスを得ることができた。
Next, the above solution was placed in a shearley and left to stand at room temperature for 5 hours to obtain a bubble-free wet gel. By drying and firing this gel under the same conditions as in Example 1, a transparent glass free of bubbles and cracks could be obtained.

[発明の効果] 先の実施例1ででも実証される通り、通常の方
法で金属アルコレートをゲル化させた場合には、
ウエツトゲル中に無数の泡が生じ、これを乾燥、
焼成したガラスにも多数の泡が存在するが、本発
明の方法によれば、ゲル化に至るまでに脱泡され
るため、これを乾燥、焼成することにより、ほと
んど泡を含まないガラスを得ることができる。
[Effect of the invention] As demonstrated in Example 1 above, when the metal alcoholate is gelled by the usual method,
Numerous bubbles form in the wet gel, which are dried and
Although there are many bubbles in fired glass, according to the method of the present invention, the bubbles are removed before gelation occurs, so by drying and firing the glass, glass containing almost no bubbles can be obtained. be able to.

さらにまた、通常の方法ではゲル化完了までに
10時間以上の長時間を要するが、本発明の方法に
よれば、ゲル化所要時間を約1時間程度に短縮す
ることができる。
Furthermore, in the normal method, until the gelation is completed,
Although it takes a long time of 10 hours or more, according to the method of the present invention, the time required for gelation can be shortened to about 1 hour.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ゾルゲル法によつてガラスを製造する方法に
於いて、金属アルコレートゾル溶液の加水分解の
少なくとも一部を減圧下で行なわせることを特徴
とするガラスの製造法。
1. A method for producing glass by a sol-gel method, characterized in that at least a part of the hydrolysis of a metal alcoholate sol solution is carried out under reduced pressure.
JP23318885A 1985-10-21 1985-10-21 Production of glass by sol gel method Granted JPS6296325A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23318885A JPS6296325A (en) 1985-10-21 1985-10-21 Production of glass by sol gel method

Applications Claiming Priority (1)

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JP23318885A JPS6296325A (en) 1985-10-21 1985-10-21 Production of glass by sol gel method

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Publication Number Publication Date
JPS6296325A JPS6296325A (en) 1987-05-02
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2577573B2 (en) * 1987-09-04 1997-02-05 東芝セラミックス株式会社 Glass manufacturing method
JP2967734B2 (en) * 1996-10-18 1999-10-25 日本電気株式会社 Thin film formation method

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JPS6186429A (en) * 1984-10-05 1986-05-01 Sumitomo Electric Ind Ltd Glass manufacturing method

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