JPH0662318B2 - フッ化物ガラスの表面処理法 - Google Patents

フッ化物ガラスの表面処理法

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JPH0662318B2
JPH0662318B2 JP2133643A JP13364390A JPH0662318B2 JP H0662318 B2 JPH0662318 B2 JP H0662318B2 JP 2133643 A JP2133643 A JP 2133643A JP 13364390 A JP13364390 A JP 13364390A JP H0662318 B2 JPH0662318 B2 JP H0662318B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はフッ化物ガラスの表面処理方法に関するもので
ある。
[従来技術] フッ化物ガラスは紫外域から赤外域に至る幅広い光透過
域を有しており、光学窓材やレーザー用母体材料、光フ
ァイバー用材料等として応用されている。
フッ化物ガラスは、四フッ化ジルコニウム、二フッ化バ
リウム、三フッ化アルミニウム等のフッ化物を溶融して
鋳型中等に流し込み、急冷することにより成型物とし、
次いでその表面を平滑にするとともに清浄化される。こ
の平滑化および清浄化のため一般いは水研磨法が適用さ
れている。
フッ化物ガラスは、ガラス転移温度(Tg)と結晶化温度(T
x)の差(Tx-Tg) が小さく、熱的な安定性が酸化物ガラス
に比べてかなり悪いものであり、例えばフッ化物ガラス
をファイバー化する際には320 ℃程度に温度を上げてガ
ラスを軟化させておこなうものであるが、表面の汚れや
付着した水分等の影響により表面が結晶化しやすくな
る。この結晶化によりファイバーの機械的強度を著しく
低下させることとなり、安定した品質の製品を製造する
ことができない。また、結晶化により散乱損失を増加さ
せるためファイバーの伝送損失が大きくなるものであ
る。
従来よりかかる結晶化を防止するためフッ化物ガラスの
表面処理法としては ZrOCl2-HCl-H2O 系処理液を用い
たエッチング処理が知られている(例えばSchneider,H.
W.,他、Electoron.Lett.,22,949-950,1986)。
しかし、フッ化物ガラスは酸化物ガラスと比較して水に
非常に溶けやすく、また水と接触したガラス表面は腐食
によってクラックが入りやすい。さらに、ガラス表面に
水分が付着した状態でガラスを加熱すると、水分とガラ
スが反応して酸化物を生じ、結晶化の原因となる。
また、フッ化物ガラスの表面の処理方法としてガスによ
る処理が提案されているが、一般的には固気反応である
ため効率が悪く、十分な効果を得ることは困難であっ
た。
[問題点を解決するための具体的手段] 本発明者らは、このような従来法の問題点に鑑み鋭意検
討の結果本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、フッ化物ガラスを非水溶媒で処理す
ることを特徴とするフッ化物ガラスの表面処理法であ
り、さらに非水溶媒のアルカリ金属またはアンモニウム
のフッ素含有化合物溶液で処理することを特徴とするフ
ッ化物ガラスの表面処理法である。
本発明方法が対象とするフッ化物ガラスとしては表面が
研磨処理されたもの、水洗浄処理されたもの、あるいは
表面に水分や水酸基、反応生成した酸化物が残存してい
るもの、化学的にエッチング処理されたものである。ま
た、鋳込み成型されたプリフォーム等に限定されず、レ
ンズやプリズムのように完成されたフッ化物ガラスにも
適用できるものであり、結晶化の原因となる加熱処理を
おこなうものについては全て対象となる。
本発明方法においては、溶媒として非水溶媒を用いるも
のであり、非水溶媒単体を使用する場合には、エタノー
ル等のアルコール系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド等
の窒素含有溶媒等が例示され、未処理の場合に比べて1
/3程度まで結晶化を抑制することができる。また、非
水溶媒にアルカリ金属またはアンモニウムのフッ素含有
化合物を添加した溶液を処理液として用いた場合にはそ
の組合せにより、極めて大きな結晶化抑制効果を得るこ
とができ、この溶媒としては、前記の溶媒のほかに溶媒
単体では結晶化抑制効果のないアセトニトリル等の溶媒
も適用できるものである。
アルカリ金属またはアンモニウムのフッ素含有化合物と
しては、LiPF6、KPF6、KBF4、K2SiF6、K2TiF6、NaB
F4、Na2SiF6、NH4F 、NH4F・HF、NH4BF4等が例示
される。
これらのフッ化物は総ての非水溶媒との組合せで効果が
あるのではなく、組合せを選定して使用することが好ま
しい。例えば、エタノールを溶媒として用いた場合に
は、これらのフッ化物は総じて結晶化抑制効果が向上す
るが、N,N-ジメチルホルムアミドを溶媒として用いた場
合、KPF6、KBF4は逆効果となる。また、アセトニトリル
は、それ単体での使用では、結晶化抑制効果は全くない
ものの、NaBF4の添加効果は顕著である。
非水溶媒に対する使用量は非水溶媒1Kgに対してフッ化
物1モル程度までの量で十分である。またフッ化物の種
類、非水溶媒の種類によってその溶解度が異なるため実
際にはその飽和溶液を用いて処理するものである。これ
らのフッ化物のうちLiPF6は前記のいずれの溶媒にも比
較的よく溶解し、溶媒1Kgに対して1モルを溶解し得る
が、そのほかのフッ化物はこれ以下の溶解度であり、そ
の飽和溶液で使用される。
処理温度は特に制限はないが、室温で十分であり、処理
時間は用いる溶媒、フッ化物の組合せにより差があり、
長時間での処理ではかえってフッ化物ガラスの結晶化抑
制効果が減少する場合と処理時間が長くなるほど結晶化
抑制効果が増大する場合とがあり、処理液により、好ま
しい処理時間を選べばよい。
処理の方法は種々の態様があるが、一般的にはフッ化物
の非水溶媒飽和溶液にフッ化物ガラスを浸漬し、所定時
間ののち使用した溶媒あるいはこれと相溶性の非水溶媒
でフッ化物ガラスを十分に洗浄することが好ましい。
このような処理により、未処理のフッ化物ガラスと比較
して半分ないし1/100以下程度まで加熱時の結晶化
を抑制することができる。
以下、本発明を実施例および比較例により具体的に説明
する。
なお以下の実施例、比較例においてはいずれも次の組成
のフッ化物ガラスを使用した。
ZrF4(51)-BaF2(20)-LaF3(4.5)-NaF(20)[( )内はモル
%を示す] 第1表のNo.6に示すようにN,N-ジメチルホルムアミドを
溶媒とし、LiPF6を1mol /Kg溶解したものを処理液と
して用いた。ポリエチレン製の瓶に処理液を入れ、その
中に6×6×3tに切断後鏡面研磨したガラスを浸漬
し、所定時間処理をおこなった。処理後速やかに使用し
た処理液の溶媒と同じもの、もしくは互いに可溶な非水
溶媒で十分に洗浄をおこない、不活性ガス中で電気炉に
挿入した。この時使用する不活性ガスは十分に脱水され
ていることが好ましく、水分は1ppm 以下であることが
好ましい。電気炉内に挿入後、不活性ガス中で325 ℃に
加熱処理した。この時ガラス表面に生じた結晶数と、同
様に加熱処理した未処理ガラスの表面に生じた結晶数と
の比をとって結晶化の程度を比較した。
同表に示すように1日の処理で結晶は未処理の1%以下
に減少し、1週間の処理後も劣化していないことがわか
る。
以下同様にして、溶質、溶媒を変えてその結晶化抑制効
果を評価した。この結果を第1表に纒めて示した。
第1表より明らかな通り溶媒単体の処理においてはNo.
1、3でその効果が認められ、No.2のアセトニトリルでは
効果がない。
No.8、9のKPF6はともに逆効果を示している。
No.11、12、14、23はいずれも効果がなく、No.17、18では1
日処理では効果がない。また、No.26 では1週間処理に
おいて効果がない結果となっている。このほかのものに
ついては、いずれも結晶化抑制効果が認められ、No.6の
LiPF6-N,N-ジメチルホルムアミド 系、No.21 のNaBF4-N,N-ジメチルホ
ルムアミド 系においてはその効果が顕著である。
[発明の効果] 本発明の方法によればフッ化物ガラスのファイバー化の
際の結晶化を容易に抑制することができ、伝送損失の低
減を抑制し、安定的にファイバー化することができるも
のである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ化物ガラスを非水溶媒で処理すること
    を特徴とするフッ化物ガラスの表面処理法。
  2. 【請求項2】フッ化物ガラスを非水溶媒のアルカリ金属
    またはアンモニウムのフッ素含有化合物溶液で処理する
    ことを特徴とするフッ化物ガラスの表面処理法。
JP2133643A 1990-05-23 1990-05-23 フッ化物ガラスの表面処理法 Expired - Fee Related JPH0662318B2 (ja)

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