JPS5935037A - 石英ガラスの成形方法 - Google Patents

石英ガラスの成形方法

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JPS5935037A
JPS5935037A JP14408482A JP14408482A JPS5935037A JP S5935037 A JPS5935037 A JP S5935037A JP 14408482 A JP14408482 A JP 14408482A JP 14408482 A JP14408482 A JP 14408482A JP S5935037 A JPS5935037 A JP S5935037A
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Haruo Okamoto
岡本 治男
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に石英ガラスの成形方法−特には石英塊を鋳型中
で熱開成形する方法の改良に関するものである。
天然石英およびけい素化合物の熱分解、加水分解反応に
よシ製造される合成石英はそれが塊状体として取得され
るため、この製品化についてはこれを適宜の鋳型中で再
溶融し、成形することが必要とされるが、この鋳型につ
いては耐熱性、熱安定性、耐衝撃性がよく、シかも石英
ガラスとの反応件に乏しく、さらには加工性がよくて製
作が容易であるということから、炭素または黒鉛製のも
のを使用することが提案されている。しかし、この炭素
または黒鉛製の鋳型を用いて熱開成形する場合にも、こ
の鋳型面に石英が融着し、冷却時における熱収縮率の差
によって1石英と鋳型の接触面が割れたり1石英成形品
にブラッグの入ることがあり、場合によっては鋳型が破
壊されるという事故が発生する。そのため、この炭素ま
たは黒鉛製の鋳型を使用する場合に、この内部表面に例
えばアセチレンの不完全撚部により発生する煤を付着さ
せる方法が例示される。この煤はきわめて小さい炭素粒
子の集合体で、しかも多孔質のものであるため、石英塊
を1700℃す、上にJJ3熱して成形すると1石英が
この煤層とのつぎの反応S1.02 十〇  −+81
0 + 00t+io+20→5i(j+c。
しζよってL+7化けい駆およびCOガスとして消耗す
るが−この粒状の炭化けい素が石英面と鋳型面の界面V
こケを散されるため1石英と鋳型面との直接々訓が妨げ
ら」tで石英成形品の剥離が容易となるのであるが一〇
I)述したようにこの煤がきわめて細粒であり粒子間の
空間が多いものであるために、実′n的な層の1すさは
見掛けの厚さに比べて極めて小さいものになる。したが
って1石英面と@型面との界面に生成する炭化けい素粒
子が有効に剥離作用をするためには、この煤層を相当厚
くしなけれがならず、本発明者の研究では、これは50
0〜1oooμの見掛は厚さとする必要がある。しかし
、このように厚い煤層を塗布すると、しばしば成形中に
煤層の剥離が起って成形後の石英面に融着によってブラ
ッグが入ったり、欠落が見られることも少なくなかった
。オた、この場合には、炭化けい素を形Mする際に、煤
層が凝集して粒状となるたI〕に界面に介在する粒子の
間隔が大きく、鋳型面[S10蒸気が浸透して鋳型の基
材である炭素または黒鉛と反応して炭化けい素となるた
め、こハ、をそのオ\で再度使用すると、煤層がきわめ
て剥離しやすくなって融着が起り、成形品が不良品とな
るので、この場合にに必ず事前に鋳型面の炭化けい素化
した層を削り落L7ておくことが必要とされる。
本発明はこのような不利を解決した石英ガラスの成形方
法に関するものであり、これは石英塊を粒度が0.01
〜1077mの炭素または黒鉛粒子を0.01〜0.0
5g/c/lの厚さに塗布しfc炭素または黒鉛製の鋳
型中で1700℃以上の温度で成形することを特徴とす
るものである。
これを説明すると1本発明者に石英ガラスの成形方法に
ついて柿々検討の結果−炭素または黒鉛製の鋳型を使用
する方法におい′C1この鋳型の表面に0.1−10μ
mの粒度をもつ炭素ま念は黒鉛粒子を塗布しておくと、
この場合にはその粒度がアセチレン煤にくらべて大きい
ことから、それが凝集することがなく、これが810蒸
気との反応によって炭化けい素となってもその粒子間隙
が大きくなるということもないので、このSiO蒸気が
鋳型表面の炭素または黒鉛と反応することがなくなり、
結果において石英成老体の離形が容易に行なわれ、この
門型のくりかえしの使用時にも支障の生じることがない
ということft見出すと共に。
この炭素または黒鉛粒子の塗布に当っては、これらを連
発性の炭化水素糸浴媒に懸濁さ・Mて鋳型表面に塗布し
たのら、この溶媒を揮散させれば、この粒子を門型表面
に均一に塗布することができ、石英成形品の離型を容易
に行なうことができることを確認して本発明を完i現さ
せた。
本発明の方法に使用される鋳型は例えは特開昭56−1
29621号公報に開示されている炭素または黒鉛脚の
本のとされるが、これは本発明方法によってその表面に
粒度が0.01〜10pmの炭素または黒鉛粒子を塗布
したものとする必要がある。この炭素または黒鉛粒子に
高純用で灰うtを殆んど含虜ないものであることが好ま
しく、これはコークス−木炭などの固形炭素または黒鉛
を粉砕してこの粒度分布を調整すればよいが、これはそ
れが細かすぎるとその凝集によって前記したような不利
が生じ、大きすぎると鋳型基材との親和性が乏しくなり
その塗膜が鋳型表面から剥落するようになるので、これ
はその粒度を0.01〜10片の範囲内となるようにす
る必要がある。またこの炭素4たけ黒鉛粒子の鋳型面に
対する塗布量はそれが少なすぎると、鋳型表面への塗布
が不均一なものとなυ易く、結果においてその塗布面に
ムラが生じ石英塊の成形時に8io 蒸気が鋳型面vc
浸透するおそれがあり、これが多すぎるとこれが鋳型面
から剥落し、同じような不利が勾えられるので、これU
 O,01−0,05g/cr117)範囲とすること
がよい。
この炭素またに黒鉛粒子の鋳型面への塗布は、これらを
揮発性の炭化水素系溶媒VC懸濁させて、これを吹きつ
け、刷毛塗υなどで鋳型表面に塗布したのら、この炭化
水累糸溶媒を揮散するというPi IJEで行なうこと
が好ましい。この懸濁液中における炭I!?、オたは黒
鉛粒子の濃度は重量比で20〜40%とすればよいが一
溶剤としての炭化水素に一〕い゛テti沸点が常温以上
でなるべく易揮発性のものであることが好ましいという
ことから−これには沸点が80〜150℃程度のもの、
例えば芳香族炭化水素であるベンゼン(沸点80.lU
)、)ルエン(同1’10.6℃)−キシレン(同13
8〜144℃)があげられるが、これはまた炭素数7以
上の的鎖状ま几は枝分れ状の脂肪族炭化水素:例えば正
ブタン(沸点98.4℃ン、正オクタン(同125.6
℃)、正ノナン(同150.7℃]も使用することがで
きる。
本発明の方法はこのように表面処理をした炭素または黒
鉛製の鋳型内で石英塊を溶融し、成形するのであるが、
この成形温度としては石英が1700℃以上で急速に粘
性が低下するということから、少なくとも1700℃以
上の温度で行なうことが必要とさハるが−1900℃を
越えるとSin、の蒸気汗が高くなって加工ロスが増加
するほか、このsio*i気と鋳型との反応が急速に増
IJ旧1−2)ので、これは1730〜1800℃の範
囲とすることがよい。なお、この加熱成形は通常10 
’7.t〜180分で行ア2Cわ」1.るが、この曲に
おけるSin、の蒸発による原料ロスを軽減し、かっこ
の鋳型、これを加熱するためのヒーター、断PI材7j
どの消耗を軽減するためKはこれを例えばヘリウム、ア
ルゴンなどの不活性ガスの存在下で行なうか、あるいは
例えばI(lル以下の真莫下で行なうことが好ましい。
また、本発明の方法にこの炭素または黒鉛の塗布を上述
した方法で行なうのであるが、これは複雑な形状の鋳型
にも容易に行なうことができるという有利性をもってお
り、この方法で処理をした鋳型をくり返し使用する場合
にはその使用に先立ってその鋳型面に再度、炭素または
黒鉛の塗布をすることが好ましい。これは、その鋳型面
に塗布された炭素または黒鉛粒子は石英の成、形中に炭
化けい素となるが、その大部分は石英成形品の表面に付
着して取り出されてしまうからであり、したがってこの
場合には鋳型面がslo 蒸気との反応で炭化けい素と
なることがないので、この鋳型面力・ら炭化けい素を削
り・取るという作業を行なう必要にないけれども、これ
VCは炭素捷たに黒鉛粒子の再塗布に先Vってその表+
ri+をサンドペーパーなどでQ<M擦することもよい
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例1゜ 1辺が125mの正方形私の高純度炭素製のPi型の内
面に、平均粒径が0.6μmの高純度炭素粒子をキシレ
ン溶媒中に重晰比が2(lとなるように懸濁させたもの
を塗布し、30℃で乾燥したところ、この炭素粒子が0
.02 plry& (塗膜高200μm)の厚さで塗
布された鋳型が得られた。
つぎにこの鋳型の中に@怪100m、長さf 50 喘
’7) 合成石英棒状体を装入し、アルゴyfjス雰囲
気下で1soo′Cまで昇温して成形したところ、@型
と石英成形品とは極めて良好に離形され、この石英成形
品には全くクラックの発生が誌めらり、な刀)っだ。
また、この鋳型表面をサンドペーパーで摩擦してその表
面を平滑にしたのち、この面に再度上記した方法で炭素
粒子を同様に塗布し、これについて石英棒の成形を行な
ったところ、この場合も同様の結果が得られ、これは、
10回の〈シ返し後も同様であった。
実施例2゜ ii1例における炭素粒子を平均粒径が()、9μmの
黒鉛粒子としたほかは実施例1と同様に処理したところ
、 0.029/et/l (塗膜高250μm)の厚
さの黒鉛粒子塗膜をもつ鋳型が得られ、これを使用1し
て実施例と同じ石英棒の成形を行なったところ、同様の
結果が得られた。
なお、この場合において、キシレンの代シにベンゼン、
トルエンを使用したところ、同様の結果が得られたが、
塗工のし易さについてはキシレン〉トルエン〉ベンゼン
の順であった。
比較例1゜ 実施例1における高純度炭素粒子のキシレン懸濁液の車
欺比を20%として鋳型面への炭素粒子の塗布を行ない
、その塗膜を0.01 、lil / el (塗膜高
120μm)として、これを使用して石英棒の成形を行
なったところ、この場合には10回中日回の融着がみら
れ、得られた石英製品にはブラッグの入る現象が見られ
た。
また、この場合においてキシレン懸濁液の重量比を20
チとしてこの塗膜′ttO,06g/i(塗膜高650
μm)とした鋳型を用いて同様に石英棒の成形を行なっ
たところ、この成形品にはその表面に無数の微細な気泡
が発生しておシ、この場合vcfllO回の操作中に8
回も炭素層の脱落があり、石英成形品が鋳型に融着した
比較例2゜ 実施例1で使用した高純度炭素製の鋳型の内面に、アセ
チレンバーナの不完全燃焼で得たアセチレン煤を厚さ6
00μmに怜布し、この鋳型を用いて実施例1と同じ条
件で石英棒の成形を行なったところ1石英成形品に良好
に離形されたが、くり返し使用のためにこの表面に同様
の方法でアセチレン煤を付着させた鋳型で第2回目の成
形を行なったところ、この炭素層の剥落のために石英成
116品1−J、融摺した。
そのため、この鋳型面に形成された炭化けい素層をダイ
ヤモンドツールで削り落すこととしたが。
これvcはそのくり返しの使用の都度、この炭化けい素
層を500〜1000μmの厚さで除去する必要があり
、そのためにこの鋳型の寸法誤差が大きく、さらに、ハ
その表面が凹凸の大きいものとなり、石英成形品が不良
のものとなった。
262

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、石英塊を内面に粒度が0.01〜10fimである
    炭素または黒鉛粉末を0.01−0.05117cdの
    厚さに塗布した炭素または黒鉛製の鋳型中で1700℃
    以上の温度で成形することを特徴とする石英ガラスの成
    形方法。 2.0.01〜lOμmの粒度の炭素または黒鉛粉末を
    揮発性炭化水素液中に懸濁し、これを炭素または黒鉛製
    の鋳型内面に塗布し、乾燥させることを特徴とする特許
    請求の範囲第11JIIC記載した石英ガラスの成形方
    法。
JP14408482A 1982-08-20 1982-08-20 石英ガラスの成形方法 Granted JPS5935037A (ja)

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JPS6210938B2 JPS6210938B2 (ja) 1987-03-09

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Cited By (5)

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