JPS6346015B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6346015B2 JPS6346015B2 JP12597681A JP12597681A JPS6346015B2 JP S6346015 B2 JPS6346015 B2 JP S6346015B2 JP 12597681 A JP12597681 A JP 12597681A JP 12597681 A JP12597681 A JP 12597681A JP S6346015 B2 JPS6346015 B2 JP S6346015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- fine particles
- viscosity
- surface layer
- particles
- 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
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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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
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)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高密度で透光性の秀れた添加物含有ガ
ラスの製造方法に関する。
ラスの製造方法に関する。
一般にガラスの物性、例えば屈折率や透光性な
どの光学特性あるいは熱膨張係数などを変えるた
めガラス成分に添加物を配合することが行なわれ
る。ところが微粒子ガラスを焼結することにより
熔融ガラス体を造る場合添加物の種類によつては
該添加物をガラス成分中に含有させた為に軟化点
が上昇し、このためガラス微粒子の焼結が困難に
なり熔融した透明ガラス体を得られない場合があ
る。例えば窒素含有石英ガラスについては従前次
のようなUSP 4203744にみられるような製造方
法が知られている。この方法は、先づ第１図に示
すようにSiO2の微粒子状の石英ガラス１又は多
孔質ガラスを造り、次にこれをNH3含有雰囲気
中で処理した後これを焼結して窒素をドープした
石英ガラス３を得る方法である。ところがこの方
法では窒素含有量の多い透光性のあるガラス体を
得ることができなかつた。
どの光学特性あるいは熱膨張係数などを変えるた
めガラス成分に添加物を配合することが行なわれ
る。ところが微粒子ガラスを焼結することにより
熔融ガラス体を造る場合添加物の種類によつては
該添加物をガラス成分中に含有させた為に軟化点
が上昇し、このためガラス微粒子の焼結が困難に
なり熔融した透明ガラス体を得られない場合があ
る。例えば窒素含有石英ガラスについては従前次
のようなUSP 4203744にみられるような製造方
法が知られている。この方法は、先づ第１図に示
すようにSiO2の微粒子状の石英ガラス１又は多
孔質ガラスを造り、次にこれをNH3含有雰囲気
中で処理した後これを焼結して窒素をドープした
石英ガラス３を得る方法である。ところがこの方
法では窒素含有量の多い透光性のあるガラス体を
得ることができなかつた。
本発明は上記欠点を解消し、比較的窒素含有量
の多い、かつ透光性のあるガラスを提供するもの
であつて、その構成は、内部よりも低粘度である
ガラス微粒子集合体を形成した後に、該微粒子集
合体を焼結することを特徴とする。
の多い、かつ透光性のあるガラスを提供するもの
であつて、その構成は、内部よりも低粘度である
ガラス微粒子集合体を形成した後に、該微粒子集
合体を焼結することを特徴とする。
以下に本発明を実施例と共に詳細に説明する。
本発明はガラス微粒子の内部と外表面層との粘
性を変え、ガラス微粒子内部の粘度を高くし、外
表面層の粘度を低くすることを基本とする。
性を変え、ガラス微粒子内部の粘度を高くし、外
表面層の粘度を低くすることを基本とする。
添加物を含有させた時に、その粘性が高くな
り、このため、粘性流動により支配される焼結が
進まなくなる場合、本発明では、添加物を含有し
た超微粒子を合成し、この微粒子表面層の添加物
量を減少させることにより、又は添加物を含有し
た超微粒子の表面層上に、添加物の少ない層を合
成することにより微粒子表面を低粘性状態とし、
この物性により焼結を進める。出発材料のガラス
微粒子としては、透過させる光の波長よりも小さ
なガラス微粒子を用いる。例えば可視光が対象で
あれば、約0.5μｍ径以下が望ましい。
り、このため、粘性流動により支配される焼結が
進まなくなる場合、本発明では、添加物を含有し
た超微粒子を合成し、この微粒子表面層の添加物
量を減少させることにより、又は添加物を含有し
た超微粒子の表面層上に、添加物の少ない層を合
成することにより微粒子表面を低粘性状態とし、
この物性により焼結を進める。出発材料のガラス
微粒子としては、透過させる光の波長よりも小さ
なガラス微粒子を用いる。例えば可視光が対象で
あれば、約0.5μｍ径以下が望ましい。
本発明により窒素含有石英ガラスを製造する場
合、第２図に示すように先づ窒化硅素Si2N3の微
粒子１０を造り、該微粒子１０の外表面に二酸化
硅素SiO2の外表面層１１を形成し、これを焼結
して窒素含有石英ガラス１２を製造する。
合、第２図に示すように先づ窒化硅素Si2N3の微
粒子１０を造り、該微粒子１０の外表面に二酸化
硅素SiO2の外表面層１１を形成し、これを焼結
して窒素含有石英ガラス１２を製造する。
焼結雰囲気としてはガラス成分に対し不活性で
ありかつ分子の小さなガス例えばHeガス等を用
いると、これらのガスはガラス中に容易に拡散
し、又、ガラス中に溶解し易いため気泡として残
らず、従つて残留気泡の一層少ないものが得られ
る。
ありかつ分子の小さなガス例えばHeガス等を用
いると、これらのガスはガラス中に容易に拡散
し、又、ガラス中に溶解し易いため気泡として残
らず、従つて残留気泡の一層少ないものが得られ
る。
次に内部が高粘性であり、外表面層が低粘性の
構成を有する微粒子を造るには次の２種類の方法
がある。第１の方法は高粘性を有する微粒子を出
発材料とし、この微粒子表面層の組成ないし成分
を反応処理して低粘性のものに変化させる方法で
ある。例えば出発材料として気相合成法などで得
られる窒化硅素微粒子Si3H4を用い、この粒子表
面を酸化処理して二酸化硅素SiO2の表面層を形
成する。この場合、急激な酸化処理は好ましくな
い。粒子が小さい場合窒化物の微粒子は酸化され
易く不安定なため急激に酸化すると局所的に粒子
全体が酸化物のシリカSiO2となり残留窒素が急
激に減少するからである。酸化処理の温度範囲と
しては700℃〜1200℃が好ましい。この範囲を超
えると酸化した微粒子が焼結し始め均一な酸化を
妨げる。上記微粒子を造る第２の方法は高粘性を
有する微粒子表面上に低粘性の膜をコーテイング
する方法である。
構成を有する微粒子を造るには次の２種類の方法
がある。第１の方法は高粘性を有する微粒子を出
発材料とし、この微粒子表面層の組成ないし成分
を反応処理して低粘性のものに変化させる方法で
ある。例えば出発材料として気相合成法などで得
られる窒化硅素微粒子Si3H4を用い、この粒子表
面を酸化処理して二酸化硅素SiO2の表面層を形
成する。この場合、急激な酸化処理は好ましくな
い。粒子が小さい場合窒化物の微粒子は酸化され
易く不安定なため急激に酸化すると局所的に粒子
全体が酸化物のシリカSiO2となり残留窒素が急
激に減少するからである。酸化処理の温度範囲と
しては700℃〜1200℃が好ましい。この範囲を超
えると酸化した微粒子が焼結し始め均一な酸化を
妨げる。上記微粒子を造る第２の方法は高粘性を
有する微粒子表面上に低粘性の膜をコーテイング
する方法である。
即ち、粘性の高い物質で核を形成し、この核の
表面に低粘性の物質を成長させるように気相反応
系の原料、反応条件を構成する。例えばSiO2−
B2O3系ガラスを得る場合、原料としてSiCl4、
BBr3、O2を用い、まず最初に約1200℃以上の反
応温度下でSiCl4、O2を供給しSiCl4→SiO2の均一
気相反応を進めてガラス微粒子の核を生成させ、
引き続きBBr3を供給し、BBr3→B2O3の反応を進
めて上記SiO2の表面にB2O3の膜を形成する。
表面に低粘性の物質を成長させるように気相反応
系の原料、反応条件を構成する。例えばSiO2−
B2O3系ガラスを得る場合、原料としてSiCl4、
BBr3、O2を用い、まず最初に約1200℃以上の反
応温度下でSiCl4、O2を供給しSiCl4→SiO2の均一
気相反応を進めてガラス微粒子の核を生成させ、
引き続きBBr3を供給し、BBr3→B2O3の反応を進
めて上記SiO2の表面にB2O3の膜を形成する。
次に微粒子を集合して焼結するには次のような
方法によればよい。第１の方法は、高粘性の微粒
子１０を出発材料とし、この微粒子の表面に前述
したような表面処理反応又は低粘性膜のコーテイ
ングにより低粘性の表面層１１を形成し、その後
この表面層を有する微粒子を集合させた後に焼結
する（第３図ａ参照）。第２の方法は、第１の方
法と同様に表面層を有する微粒子を形成した後、
熱間静圧成形などにより微粒子集合体を成形する
と同時に焼結する（第３図ｂ参照）。第３の方法
は予め静圧成形などにより微粒子集合体を形成し
た後、前述したような表面処理反応又は低粘性膜
のコーテイングにより個々の粒子表面に低粘性の
表面層を形成し、これを焼結する（第３図ｃ参
照）。
方法によればよい。第１の方法は、高粘性の微粒
子１０を出発材料とし、この微粒子の表面に前述
したような表面処理反応又は低粘性膜のコーテイ
ングにより低粘性の表面層１１を形成し、その後
この表面層を有する微粒子を集合させた後に焼結
する（第３図ａ参照）。第２の方法は、第１の方
法と同様に表面層を有する微粒子を形成した後、
熱間静圧成形などにより微粒子集合体を成形する
と同時に焼結する（第３図ｂ参照）。第３の方法
は予め静圧成形などにより微粒子集合体を形成し
た後、前述したような表面処理反応又は低粘性膜
のコーテイングにより個々の粒子表面に低粘性の
表面層を形成し、これを焼結する（第３図ｃ参
照）。
次に本発明の実施例を示す。
実施例 １
出発材料として、SiCl4とNH3とを高周波プラ
ズマ火炎中の高温帯にて反応させた後急冷し、補
集して得た微粒子状窒化硅素を用意した。この粒
子はほぼ球状で約0.5μｍ程度の粒径を有する。こ
の粒子の粉末をペレツト状（15mm〓×15mm）に加
圧成形し、この成形体を焼結炉内にセツトした。
ズマ火炎中の高温帯にて反応させた後急冷し、補
集して得た微粒子状窒化硅素を用意した。この粒
子はほぼ球状で約0.5μｍ程度の粒径を有する。こ
の粒子の粉末をペレツト状（15mm〓×15mm）に加
圧成形し、この成形体を焼結炉内にセツトした。
炉内温度を500℃に保ち、Heガス100c.c.／分流
した状態で、約10時間保持した。この後、炉内温
度を900℃に上昇させ、O2を50c.c.／分加え、２時
間保持した。引き続きO2を停止し、Heを流した
まま炉温を1600℃に上昇させ、この状態で30分保
持した後、約２時間かけて、試料を室温程度に下
げた。得られた試料は殆んど透明であり、窒素の
含有量が約５重量パーセントの窒素含有シリカガ
ラスが得られた。
した状態で、約10時間保持した。この後、炉内温
度を900℃に上昇させ、O2を50c.c.／分加え、２時
間保持した。引き続きO2を停止し、Heを流した
まま炉温を1600℃に上昇させ、この状態で30分保
持した後、約２時間かけて、試料を室温程度に下
げた。得られた試料は殆んど透明であり、窒素の
含有量が約５重量パーセントの窒素含有シリカガ
ラスが得られた。
以上、主に窒素含有石英ガラスを例にして本発
明を説明したが、本発明は上記のものに限らず、
硅素以外の窒化物例えばBN、Ti3N4、AlNなど
についても適用でき、また更に窒化物以外の化合
物についても適用できる。例えば出発材料として
酸化物の微粒子を用い該酸化物微粒子の表面にド
ーパントを含む低粘性の表面層を気相反応にて形
成し、これを焼結することによりドーパント含有
量の大きな透光性の秀れたガラスを容易に製造す
ることができる。また本発明はその他の複合材料
にも適用することができる。
明を説明したが、本発明は上記のものに限らず、
硅素以外の窒化物例えばBN、Ti3N4、AlNなど
についても適用でき、また更に窒化物以外の化合
物についても適用できる。例えば出発材料として
酸化物の微粒子を用い該酸化物微粒子の表面にド
ーパントを含む低粘性の表面層を気相反応にて形
成し、これを焼結することによりドーパント含有
量の大きな透光性の秀れたガラスを容易に製造す
ることができる。また本発明はその他の複合材料
にも適用することができる。
第１図は従来の製造方法の説明図、第２図は本
発明の製造原理を示す説明図、第３図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の製造手順の概略を示す説明図である。
図面中、１……SiO2微粒子、２……窒化硅素の
表面層、３……窒素ドープした石英ガラス、１０
……微粒子、１２……焼結体である。
発明の製造原理を示す説明図、第３図ａ，ｂ，ｃ
は本発明の製造手順の概略を示す説明図である。
図面中、１……SiO2微粒子、２……窒化硅素の
表面層、３……窒素ドープした石英ガラス、１０
……微粒子、１２……焼結体である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外表面層が内部よりも低粘性であるガラス微
粒子集合体を形成した後に該微粒子の集合体を焼
結することを特徴とする添加物含有ガラスの製造
方法。 ２ 前記ガラス微粒子の内部が窒化硅素であり、
外表面層が二酸化硅素であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の添加物含有ガラスの製
造方法。 ３ 前記ガラス微粒子の直径が0.5μｍ以下の超微
粒子であることを特徴とする第１項又は第２項記
載の添加物含有ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12597681A JPS5832037A (ja) | 1981-08-13 | 1981-08-13 | 添加物含有ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12597681A JPS5832037A (ja) | 1981-08-13 | 1981-08-13 | 添加物含有ガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832037A JPS5832037A (ja) | 1983-02-24 |
| JPS6346015B2 true JPS6346015B2 (ja) | 1988-09-13 |
Family
ID=14923642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12597681A Granted JPS5832037A (ja) | 1981-08-13 | 1981-08-13 | 添加物含有ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832037A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042244A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶引上用ルツボ |
| JPH0657614B2 (ja) * | 1985-09-13 | 1994-08-03 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ母材の製造方法 |
-
1981
- 1981-08-13 JP JP12597681A patent/JPS5832037A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5832037A (ja) | 1983-02-24 |
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