JPS61163128A - 光学ガラスの製造方法 - Google Patents
光学ガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPS61163128A JPS61163128A JP283985A JP283985A JPS61163128A JP S61163128 A JPS61163128 A JP S61163128A JP 283985 A JP283985 A JP 283985A JP 283985 A JP283985 A JP 283985A JP S61163128 A JPS61163128 A JP S61163128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- solution
- alcoholate
- optical glass
- sol
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光学ガラスの製造方法、特にシリコンアルコレ
ートを主体とする金属アルコレートを加水分解して多孔
質ゲルを得、これを焼結することにより所定形状の石英
ガラスを得る、光学ガラスの製造方法に関する。
ートを主体とする金属アルコレートを加水分解して多孔
質ゲルを得、これを焼結することにより所定形状の石英
ガラスを得る、光学ガラスの製造方法に関する。
従来の技術
従来から、金属アルコキシドを加水分解し、次いで乾燥
・焼結することにより、純度の高いセラミックスを作製
するいわゆるゾルゲル法が知られ利用されている。これ
まで、この方法により作製されるセラミックスの形状は
、微粉末や埋土のものに限られており、この微粉末を圧
縮形成した後、焼結して成形品を得ていた。
・焼結することにより、純度の高いセラミックスを作製
するいわゆるゾルゲル法が知られ利用されている。これ
まで、この方法により作製されるセラミックスの形状は
、微粉末や埋土のものに限られており、この微粉末を圧
縮形成した後、焼結して成形品を得ていた。
これに対して、近年上記のゾルゲル法において、シリコ
ンアルコレート溶液を直接所定の形状の容器内で加水分
解し、得られるゲルをその形状のまま乾燥・焼結するこ
とによって、無気孔化し、所定の形状の透明ガラス体を
得る方法が提案されている。この金属アルコレート溶液
から所定形状の成形品を直接得る方法は、液体を成形す
るので、粉末を圧縮成形した後焼結する古典的な方法と
比較して、製品の均一性、工程の簡便差等各種の利点を
有している。この方法においては、焼結前の段階で所定
の形状を有する乾燥ゲルを変形、破損等の問題なしに得
ることが重要となる。
ンアルコレート溶液を直接所定の形状の容器内で加水分
解し、得られるゲルをその形状のまま乾燥・焼結するこ
とによって、無気孔化し、所定の形状の透明ガラス体を
得る方法が提案されている。この金属アルコレート溶液
から所定形状の成形品を直接得る方法は、液体を成形す
るので、粉末を圧縮成形した後焼結する古典的な方法と
比較して、製品の均一性、工程の簡便差等各種の利点を
有している。この方法においては、焼結前の段階で所定
の形状を有する乾燥ゲルを変形、破損等の問題なしに得
ることが重要となる。
上記方法に従って、特に光学的に平坦な面や、一定の曲
率半径を有する凹凸面を容器形状や型を用いて作製する
場合、所定の面が転写された多孔質ゲルが乾燥・焼結に
よって変形して面が歪むといった問題が頻繁に生じると
いう重大な欠点がみられた。
率半径を有する凹凸面を容器形状や型を用いて作製する
場合、所定の面が転写された多孔質ゲルが乾燥・焼結に
よって変形して面が歪むといった問題が頻繁に生じると
いう重大な欠点がみられた。
このように、ゲルの変形する原因について筆者らは注意
深く観察を行った結果、その原因は（ｉ）ゲル化が進行
するにつれて、ゲルの体積が変化すること、（ｉｉ ）
ゲルが乾燥する際に基板内壁とゲルとの間に一定の付着
力が働いていること、（ｉｉｉ ）重力により変形の可
能性があること、（ｉｖ）ゲルが乾燥する際に、ゲルの
含有する溶媒組成が急変し、ゲルの含有する溶液とゲと
の界面における界面張力が急激に変化することなどであ
ると考えた。
深く観察を行った結果、その原因は（ｉ）ゲル化が進行
するにつれて、ゲルの体積が変化すること、（ｉｉ ）
ゲルが乾燥する際に基板内壁とゲルとの間に一定の付着
力が働いていること、（ｉｉｉ ）重力により変形の可
能性があること、（ｉｖ）ゲルが乾燥する際に、ゲルの
含有する溶媒組成が急変し、ゲルの含有する溶液とゲと
の界面における界面張力が急激に変化することなどであ
ると考えた。
上記のゲルの変形要因（ｉｉ ）については容器内壁を
滑かにし、テフロンなどの濡れ性の低い、即ち接触角の
大きな材料でコーティングすることにより克服でき（特
開昭５７−２２１２７号公報参照）、また（ ｉｉｉ
）については容器形状並びにゲル形状から重力による変
形が小さくなるようにすることで解決でき（特開昭５７
−２１９３１号公報発明参照）、更に（ｉｖ）について
はシリコンアルコレート溶液中の有機溶媒として、沸点
の高いものを使用するか、ゲル化後、乾燥前に該高沸点
有機溶媒を添加した後乾燥することにより解決すること
ができる（本発明者等による別途出願中）。
滑かにし、テフロンなどの濡れ性の低い、即ち接触角の
大きな材料でコーティングすることにより克服でき（特
開昭５７−２２１２７号公報参照）、また（ ｉｉｉ
）については容器形状並びにゲル形状から重力による変
形が小さくなるようにすることで解決でき（特開昭５７
−２１９３１号公報発明参照）、更に（ｉｖ）について
はシリコンアルコレート溶液中の有機溶媒として、沸点
の高いものを使用するか、ゲル化後、乾燥前に該高沸点
有機溶媒を添加した後乾燥することにより解決すること
ができる（本発明者等による別途出願中）。
一方（ｉ）に挙げた要因、即ちゲル化に伴うゲルの体積
変化による変形を抑制する方法は今のところ知られてお
らず、今後の課題として残されている。
変化による変形を抑制する方法は今のところ知られてお
らず、今後の課題として残されている。
発明が解決しようとする問題点
以上述べたように、ゾルゲル法における、特に光学的に
平坦な面や一定の曲率半径を有する凹凸面を有する製品
の作製の際に、所望の面が転写された多孔質ゲルが乾燥
、焼結により変形するという重大な問題があった。
平坦な面や一定の曲率半径を有する凹凸面を有する製品
の作製の際に、所望の面が転写された多孔質ゲルが乾燥
、焼結により変形するという重大な問題があった。
この原因としては上記の４つが考えられるが、その３つ
についてはすでにある程度満足な結果を与える解決策が
提案されたが、ゲル化に伴うゲルの体積変化による変形
については今のところ満足な解決法が開発されていない
。
についてはすでにある程度満足な結果を与える解決策が
提案されたが、ゲル化に伴うゲルの体積変化による変形
については今のところ満足な解決法が開発されていない
。
そこで、本発明の目的は特に前記変形要因（ｉ）の解決
法を提供することにある。
法を提供することにある。
問題点を解決するための手段
本発明者等は前記未解決の変形要因の解決策を開発すべ
く種々検討した結果、ゲル化に伴う体積変化がシリコン
アルコレートの加水分解による正の体積変化であり、こ
れが加水分解に伴って体積減少を呈する金属アルコレー
トを添加することにより容易に克月浸し得ることを見出
し、本発明を完成するに至った。
く種々検討した結果、ゲル化に伴う体積変化がシリコン
アルコレートの加水分解による正の体積変化であり、こ
れが加水分解に伴って体積減少を呈する金属アルコレー
トを添加することにより容易に克月浸し得ることを見出
し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の光学ガラスの製造方法はシリコンアルコ
レート、水力よび有機溶媒を主成分とする溶液を加水分
解した後、得られるゲルを乾燥し、焼結することにより
透明ガラス体を作製するゾルゲル法であって、該原料溶
液に、加水分解に伴い生成するゲルが負の体積変化を示
す金属アルコレートを添加することを特徴とする。
レート、水力よび有機溶媒を主成分とする溶液を加水分
解した後、得られるゲルを乾燥し、焼結することにより
透明ガラス体を作製するゾルゲル法であって、該原料溶
液に、加水分解に伴い生成するゲルが負の体積変化を示
す金属アルコレートを添加することを特徴とする。
、本発明の方法において、シリコンアルコレートとして
はテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどの
短いアルコキシ基を有するシリコンアルコキシドを使用
することができる。
はテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどの
短いアルコキシ基を有するシリコンアルコキシドを使用
することができる。
また、有機溶媒としてはメタノール、エタノール、プロ
パツール等の低級アルコールなどを挙げることができ、
一般には水との相容性のよい有機溶媒のいずれを使用す
ることもできる。また、既に述べたように、ゲルの乾燥
時の、ゲル含有溶液組成の急変に基くゲルの変形・破損
を更に効果的に防止するためは、高沸点有機溶媒もしく
はそれを含有する有機溶媒、例えばブタノール、ペンタ
ノール、ヘキサノール、エチレングリコール、グリセリ
ン、これらの混合物あるいはこれらとメタノール、エタ
ノール、プロパツール等との混合物を使用することが望
ましい。
パツール等の低級アルコールなどを挙げることができ、
一般には水との相容性のよい有機溶媒のいずれを使用す
ることもできる。また、既に述べたように、ゲルの乾燥
時の、ゲル含有溶液組成の急変に基くゲルの変形・破損
を更に効果的に防止するためは、高沸点有機溶媒もしく
はそれを含有する有機溶媒、例えばブタノール、ペンタ
ノール、ヘキサノール、エチレングリコール、グリセリ
ン、これらの混合物あるいはこれらとメタノール、エタ
ノール、プロパツール等との混合物を使用することが望
ましい。
更に、本発明の方法において有用な、加水分解に伴うゲ
ルの体積減少を示す金属アルコレートとしてはＧｅ１Ｔ
ｔＳＺｒ、 Ｂ等とアルコールとのアルコレート、例え
ばＧｅ（ｉ −ＯＣ３Ｈ１） ＝、Ｇｅ（ｔ ＯＣ４
８９） ４、Ｔｉ（ｉ −ＯＣ３Ｈｔ） ４、Ｚｒ （
ｉ −ＯＣ３Ｈ７） ４、Ｂ （ＯＣ，Ｈ５）３、など
を例示することができる。一般に、同一金属のアルコレ
ートではアルコキシ基の炭素原子数が大きい程体積減少
率が高い。
ルの体積減少を示す金属アルコレートとしてはＧｅ１Ｔ
ｔＳＺｒ、 Ｂ等とアルコールとのアルコレート、例え
ばＧｅ（ｉ −ＯＣ３Ｈ１） ＝、Ｇｅ（ｔ ＯＣ４
８９） ４、Ｔｉ（ｉ −ＯＣ３Ｈｔ） ４、Ｚｒ （
ｉ −ＯＣ３Ｈ７） ４、Ｂ （ＯＣ，Ｈ５）３、など
を例示することができる。一般に、同一金属のアルコレ
ートではアルコキシ基の炭素原子数が大きい程体積減少
率が高い。
参考のために、各種アルコレートのゲル化に伴う体積変
化率を以下の第１表に示す。
化率を以下の第１表に示す。
第１表
詐月
本発明の方法によれば、ゲルの体積変化に基く変形が、
ゲル化に伴って負の体積変化を示す金属アルコレートの
使用により容易に解決できた。
ゲル化に伴って負の体積変化を示す金属アルコレートの
使用により容易に解決できた。
シリコンアルコレート、例え１ｆｓｉ （ＯＣＨ３）
４の加水分解は次式で表すことができる。
４の加水分解は次式で表すことができる。
該式で化学式の下に記した数値はｃｃで表した各成分の
体積であり、反応前後で５．１ｃｃの体積増があること
がわかる。この増加は相対値で示すと２．８％の正の体
積変化（第１表参照）に相当する。これはテトラメトキ
シシランについても同様であり、第１表に示したように
０．７％の増大を示す。このような正の体積変化がゲル
化後も進行し、ゲルに歪を与えることがわかる。
体積であり、反応前後で５．１ｃｃの体積増があること
がわかる。この増加は相対値で示すと２．８％の正の体
積変化（第１表参照）に相当する。これはテトラメトキ
シシランについても同様であり、第１表に示したように
０．７％の増大を示す。このような正の体積変化がゲル
化後も進行し、ゲルに歪を与えることがわかる。
従って、本発明の方法により、上記のようなゲル化に伴
いゲルが負の体積変化を示す金属アルコレートを予め光
学ガラスの原料溶液（ゾル）中に添加しておくことによ
り、シリコンアルコレートの加水分解の際のゲル化に伴
う体積増を補償し、得られるゲルの変形を効果的に防止
することができる。
いゲルが負の体積変化を示す金属アルコレートを予め光
学ガラスの原料溶液（ゾル）中に添加しておくことによ
り、シリコンアルコレートの加水分解の際のゲル化に伴
う体積増を補償し、得られるゲルの変形を効果的に防止
することができる。
実施例
以下、実施例により本発明の方法を更に具体的に説明す
る。しかしながら、本発明の範囲は以下の実施例により
何隻制限されない。
る。しかしながら、本発明の範囲は以下の実施例により
何隻制限されない。
実施例１
テトラメトキシシラン、テトラブトキシゲルマニウム、
水、およびメタノールをモル比で、０．８５：０．１５
：４：４になるように溶液を調整した。該溶液を底面の
平坦なシャーレ中で３０℃でゲル化させた後、乾燥し、
底面の平坦な乾燥ゲルを得た。該乾燥ゲルを酸素中で６
００℃まで昇温し、さらに１０００℃まで真空中で加熱
することにより焼結して、透明ガラス体を得た。ガラス
体の底面のゆがみは５ｍｍ長の区間内で０．２μｍ以下
であった。
水、およびメタノールをモル比で、０．８５：０．１５
：４：４になるように溶液を調整した。該溶液を底面の
平坦なシャーレ中で３０℃でゲル化させた後、乾燥し、
底面の平坦な乾燥ゲルを得た。該乾燥ゲルを酸素中で６
００℃まで昇温し、さらに１０００℃まで真空中で加熱
することにより焼結して、透明ガラス体を得た。ガラス
体の底面のゆがみは５ｍｍ長の区間内で０．２μｍ以下
であった。
比較として、テトラブトキシゲルマニウムを添加せずに
、テトラメトキシシラン、水、メタノールをモル比がｌ
：４：４となるように混合した溶液を用いて、上記と同
様の条件で乾燥ゲルを作製した。該乾燥ゲルの表面のゆ
がみは、５ｍｍ長の区閣内で２μｍ程度であった。
、テトラメトキシシラン、水、メタノールをモル比がｌ
：４：４となるように混合した溶液を用いて、上記と同
様の条件で乾燥ゲルを作製した。該乾燥ゲルの表面のゆ
がみは、５ｍｍ長の区閣内で２μｍ程度であった。
上記の如くして得たゲルについて体積の経時変化を追跡
した結果を第１図にグラフで示した。この図から明らか
な如く、ゲルマニウムアルコレートを添加しない場合に
は大きな体積の経時変化を示すが、本発明に従ってゲル
マニウムアルコレートを添加した場合には殆ど体積の経
時変化がみられないことがわかる。
した結果を第１図にグラフで示した。この図から明らか
な如く、ゲルマニウムアルコレートを添加しない場合に
は大きな体積の経時変化を示すが、本発明に従ってゲル
マニウムアルコレートを添加した場合には殆ど体積の経
時変化がみられないことがわかる。
発明の詳細
な説明したように、本発明によってゾルゲル法における
ゲルの体積変化を抑制することによって、ゲルの変形を
防ぎ、所望の形状の透明な光学ガラスを作製することが
できる。特に平面あるいは曲面の面精度が必要なガラス
部品を作製しようとする場合、咳面のゆがみを低減化で
きるといった利点がある。
ゲルの体積変化を抑制することによって、ゲルの変形を
防ぎ、所望の形状の透明な光学ガラスを作製することが
できる。特に平面あるいは曲面の面精度が必要なガラス
部品を作製しようとする場合、咳面のゆがみを低減化で
きるといった利点がある。
添付第１図は本発明の方法による原料溶液の加水分解に
より得られるゲルの体積の経時変化を、従来のゲルの場
合と比較して示したグラフである。 特許出願人 日本電信電話公社 式 理 人 弁理士 新居 正彦 抹積椙対変化（°Ａ） 手続補正書く自発） ２、発明の名称 光学ガラスの製造方法３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名称（４
２２） 日本電信電話株式会社４、代理人 ６、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄
（２）同書第３頁第２０行の“力により・・・・あるこ
と”なる記載を「力による変形」と訂正する。
より得られるゲルの体積の経時変化を、従来のゲルの場
合と比較して示したグラフである。 特許出願人 日本電信電話公社 式 理 人 弁理士 新居 正彦 抹積椙対変化（°Ａ） 手続補正書く自発） ２、発明の名称 光学ガラスの製造方法３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名称（４
２２） 日本電信電話株式会社４、代理人 ６、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄
（２）同書第３頁第２０行の“力により・・・・あるこ
と”なる記載を「力による変形」と訂正する。
Claims (2)
- （１）シリコンアルコレート、水および有機溶媒を主成
分とする溶液を加水分解した後、得られるゲルを乾燥焼
結して透明ガラス体を作製するゾルゲル法において、 前記溶液に、加水分解に伴い生成するゲルが負の体積変
化を示す金属アルコレートを少なくとも１種添加するこ
とを特徴とする上記透明ガラスの製造方法。 - （２）前記金属アルコレートがＧｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂの
アルコレートからなる群から選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283985A JPS61163128A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP283985A JPS61163128A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163128A true JPS61163128A (ja) | 1986-07-23 |
Family
ID=11540577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP283985A Pending JPS61163128A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 光学ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163128A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04101100U (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | 澄宏 長谷川 | ガスボンベの保持装置 |
| US5168024A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Fuji Xerox Corporation, Ltd. | Inorganic-organic or semiconductive inorganic-organic composite material, production process thereof, and electrophotographic photoreceptor using the composite material |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP283985A patent/JPS61163128A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168024A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Fuji Xerox Corporation, Ltd. | Inorganic-organic or semiconductive inorganic-organic composite material, production process thereof, and electrophotographic photoreceptor using the composite material |
| JPH04101100U (ja) * | 1991-02-06 | 1992-09-01 | 澄宏 長谷川 | ガスボンベの保持装置 |
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