JPS643811B2 - - Google Patents
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- JPS643811B2 JPS643811B2 JP21800782A JP21800782A JPS643811B2 JP S643811 B2 JPS643811 B2 JP S643811B2 JP 21800782 A JP21800782 A JP 21800782A JP 21800782 A JP21800782 A JP 21800782A JP S643811 B2 JPS643811 B2 JP S643811B2
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- sol
- gel
- quartz glass
- catalyst
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- 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
- 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)
- Glass Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はゾル―ゲル法において、酸性・塩基性
それぞれの触媒を用いてアルコキシシランを別々
に加水分解した後、よく混合してゲル化させる石
英ガラスの製造法に関する。
それぞれの触媒を用いてアルコキシシランを別々
に加水分解した後、よく混合してゲル化させる石
英ガラスの製造法に関する。
ゾル―ゲル法は金属アルコキシドを加水分解
し、ゲル化させ得られた乾燥ゲルを加熱する非溶
融ガラス製造法である。金属アルコキシドを出発
原料とすると、溶融法で作ることが困難な組成で
も均質なガラスを比較的低温で作ることができ
る。しかし、一般に加水分解後のゲル化収縮過
程、あるいは乾燥ゲルの加熱の途中で破砕しやす
いという欠点がある。
し、ゲル化させ得られた乾燥ゲルを加熱する非溶
融ガラス製造法である。金属アルコキシドを出発
原料とすると、溶融法で作ることが困難な組成で
も均質なガラスを比較的低温で作ることができ
る。しかし、一般に加水分解後のゲル化収縮過
程、あるいは乾燥ゲルの加熱の途中で破砕しやす
いという欠点がある。
焼結過程での破砕を防ぐためには50〜80Åの、
比較的大きな細孔を多量に含む乾燥ゲルを作製す
ることが必要である。
比較的大きな細孔を多量に含む乾燥ゲルを作製す
ることが必要である。
アルコキシシランを加水分解してゲル化させる
には、アンモニアのような塩基を触媒に用いる方
法と、塩酸のような酸を触媒に用いる方法とがあ
る。
には、アンモニアのような塩基を触媒に用いる方
法と、塩酸のような酸を触媒に用いる方法とがあ
る。
アンモニアのような塩基を触媒に用いると、作
製した乾燥ゲルは50Å以上の細孔を多量に含むた
め、焼結における割れは皆無である。しかし乾燥
ゲルを求める形状に作成するのは非常に困難であ
り、直径２cm以上の乾燥ゲルが得られた例は発表
されていない。
製した乾燥ゲルは50Å以上の細孔を多量に含むた
め、焼結における割れは皆無である。しかし乾燥
ゲルを求める形状に作成するのは非常に困難であ
り、直径２cm以上の乾燥ゲルが得られた例は発表
されていない。
塩酸のような酸を触媒に用いると、乾燥ゲルは
作製が容易になり、最大で直径７cmの乾燥ゲルが
発表されている。しかし焼結過程で割れを生じ易
く、特に700℃以上で激しく破砕する。昇温速度
を0.5℃／minと遅くしてもほとんど防ぐことが
できない。これは乾燥ゲルに20Å前後の微細孔し
か含まれていないためである。60℃以上の温度で
ゲル化させれば、50〜80Åの細孔を含むようにな
るため焼結過程での割れをある程度防ぐことがで
きる。しかし、この方法だけでは不完全である。
作製が容易になり、最大で直径７cmの乾燥ゲルが
発表されている。しかし焼結過程で割れを生じ易
く、特に700℃以上で激しく破砕する。昇温速度
を0.5℃／minと遅くしてもほとんど防ぐことが
できない。これは乾燥ゲルに20Å前後の微細孔し
か含まれていないためである。60℃以上の温度で
ゲル化させれば、50〜80Åの細孔を含むようにな
るため焼結過程での割れをある程度防ぐことがで
きる。しかし、この方法だけでは不完全である。
以上のように焼結過程で割れない構造をもつ、
大型の乾燥ゲルは未だ作製されておらず、方法も
確立されていない。アンモニア、及び塩酸を触媒
に用いた乾燥ゲル作製法は一長一短があり、どち
らからも満足する結果が得られていない。
大型の乾燥ゲルは未だ作製されておらず、方法も
確立されていない。アンモニア、及び塩酸を触媒
に用いた乾燥ゲル作製法は一長一短があり、どち
らからも満足する結果が得られていない。
本発明は互いの欠点を補い、ゲル化収縮および
焼結過程で割れることなく大型の石英ガラスを製
造することを目的とした。
焼結過程で割れることなく大型の石英ガラスを製
造することを目的とした。
本発明の石英ガラスの製造法は、
ゾル―ゲル法を用いる石英ガラスの製造法にお
いて、アルコキシシランを塩基を触媒に用いて加
水分解したゾルと、酸を触媒に用いて加水分解し
たゾルとを均一に混合した後、ゲル化させること
を特徴とする。
いて、アルコキシシランを塩基を触媒に用いて加
水分解したゾルと、酸を触媒に用いて加水分解し
たゾルとを均一に混合した後、ゲル化させること
を特徴とする。
すなわち本発明は塩酸で加水分解したテトラヒ
ドロキシシランの微細構造の中に、アンモニアで
加水分解した後種々の大きさに粒成長させた微粒
子を、種々の割合で均一に分散させた状態でゲル
化させ、上記の目的を達成させることができる。
ドロキシシランの微細構造の中に、アンモニアで
加水分解した後種々の大きさに粒成長させた微粒
子を、種々の割合で均一に分散させた状態でゲル
化させ、上記の目的を達成させることができる。
以下、実験例に基づいて本発明を詳しく説明す
る。
る。
実験例 １
Si（OC2H5）4：H2O：C2H5OH＝１：10：８の
モル比で混合し、均一溶液とした。水は0.1規定
アンモニア水溶液を用い、３日間密栓をして室温
で放置し、加水分解及び粒成長を行なわせた。白
色半透明の溶液をシリカ濃度25mt％までロータ
リー・エバポレーターを用いて濃縮した。（以下
これをゾルＡと記す。）これ以上に濃縮すると瞬
時にゲル化がおこつた。
モル比で混合し、均一溶液とした。水は0.1規定
アンモニア水溶液を用い、３日間密栓をして室温
で放置し、加水分解及び粒成長を行なわせた。白
色半透明の溶液をシリカ濃度25mt％までロータ
リー・エバポレーターを用いて濃縮した。（以下
これをゾルＡと記す。）これ以上に濃縮すると瞬
時にゲル化がおこつた。
一方、Si（OC2H5）4：H2O＝１：10のモル比で
氷冷下１時間撹拌を続けた。水は0.1規定塩酸水
溶液を用い、無色透明の均一溶液を得た。この溶
液をゾルＡと同じシリカ濃度まで濃縮した。（以
下これをゾルＢと記す。）テトラヒドロキシシラ
ンで考えると40mt％となる。
氷冷下１時間撹拌を続けた。水は0.1規定塩酸水
溶液を用い、無色透明の均一溶液を得た。この溶
液をゾルＡと同じシリカ濃度まで濃縮した。（以
下これをゾルＢと記す。）テトラヒドロキシシラ
ンで考えると40mt％となる。
このように別々に作製したゾルＡとゾルＢを
１：１の体積比でよく混合した。
１：１の体積比でよく混合した。
中和により塩化アンモンが生成する水溶液であ
るため溶解し、均一な白色半透明のゾルが得られ
た。濃縮過程でアンモニアが除去されたためかこ
の混合ゾルはPH３を示した。70℃に加熱して直径
４cmの乾燥ゲルが作製できた。この乾燥ゲルは
10000倍に拡大しても粒子は認められず表面は平
滑だつたが、細孔径分布を測定すると40〜80Åの
細孔を多量に含んでいた。そのため５℃／minで
昇温しても全く割れず、1150℃で無色透明の石英
ガラスになつた。
るため溶解し、均一な白色半透明のゾルが得られ
た。濃縮過程でアンモニアが除去されたためかこ
の混合ゾルはPH３を示した。70℃に加熱して直径
４cmの乾燥ゲルが作製できた。この乾燥ゲルは
10000倍に拡大しても粒子は認められず表面は平
滑だつたが、細孔径分布を測定すると40〜80Åの
細孔を多量に含んでいた。そのため５℃／minで
昇温しても全く割れず、1150℃で無色透明の石英
ガラスになつた。
乾燥ゲル中に含まれる塩化アンモンは650℃以
下で完全に分解し除去され、また焼結における悪
影響は観察されなかつた。
下で完全に分解し除去され、また焼結における悪
影響は観察されなかつた。
実験例 ２
ゾルＡとゾルＢを１：２の体積比で混合すると
PH１を示し、１：１の時より白濁の程度が強かつ
た。密閉条件を選び70℃に加熱して、直径６cmの
乾燥ゲルが得られた。１：１の時に比べ、40〜80
Åの細孔の数が減少したためか、1050℃付近でガ
ラス化が起こつた。１：２の混合比でも５℃／
minという昇温速度に耐え、割れは生じなかつ
た。
PH１を示し、１：１の時より白濁の程度が強かつ
た。密閉条件を選び70℃に加熱して、直径６cmの
乾燥ゲルが得られた。１：１の時に比べ、40〜80
Åの細孔の数が減少したためか、1050℃付近でガ
ラス化が起こつた。１：２の混合比でも５℃／
minという昇温速度に耐え、割れは生じなかつ
た。
以上のように、アルコキシシランを塩基性触媒
で加水分解したゾルと、酸性触媒で加水分解した
ゾルとを均一に混合させたのち、ゲル化させるの
で、 (1) 塩基性触媒例えばアンモニヤの量を調整する
ことによりゾルを構成するシリカの粒径を大き
くしたり、小さくしたりすることが任意に調整
でき、また酸性触媒によつて加水分解されたゾ
ルの混合する量を調整することにより、加水分
解ゾル同志の粒径の大から小までの組合せが任
意に出来たりするので、ゾルとした場合強固に
結合した構造となりやすく、ゾルの乾燥工程で
全く割れたり、クラツクの入つたりすることが
なく、さらに焼結においても割れやクラツクの
ない大型の石英ガラスをつくることができる。
で加水分解したゾルと、酸性触媒で加水分解した
ゾルとを均一に混合させたのち、ゲル化させるの
で、 (1) 塩基性触媒例えばアンモニヤの量を調整する
ことによりゾルを構成するシリカの粒径を大き
くしたり、小さくしたりすることが任意に調整
でき、また酸性触媒によつて加水分解されたゾ
ルの混合する量を調整することにより、加水分
解ゾル同志の粒径の大から小までの組合せが任
意に出来たりするので、ゾルとした場合強固に
結合した構造となりやすく、ゾルの乾燥工程で
全く割れたり、クラツクの入つたりすることが
なく、さらに焼結においても割れやクラツクの
ない大型の石英ガラスをつくることができる。
(2) 原料がすべてアルコキシシランであるので、
精製できるとともに、液体の操作であるので製
造工程中に容器等から不純物が溶出して来るの
を容易に防止することができ、ゲルの収縮過
程、乾燥過程においても、不純物に汚染させる
のも、容器の工夫で簡単に防止できるので純度
の高い大型の割れのない石英ガラスの製造がで
きる。
精製できるとともに、液体の操作であるので製
造工程中に容器等から不純物が溶出して来るの
を容易に防止することができ、ゲルの収縮過
程、乾燥過程においても、不純物に汚染させる
のも、容器の工夫で簡単に防止できるので純度
の高い大型の割れのない石英ガラスの製造がで
きる。
本製造法により製造した石英ガラスは、純度が
よいので、密度、屈折率、ビツカース硬度、熱膨
張率などは、溶融性の石英ガラスより秀れていて
も劣ることのない大型の石英ガラスを得ることが
できる。
よいので、密度、屈折率、ビツカース硬度、熱膨
張率などは、溶融性の石英ガラスより秀れていて
も劣ることのない大型の石英ガラスを得ることが
できる。
Claims (1)
- １ ゾル―ゲル法を用いる石英ガラスの製造にお
いて、アルコキシシランを塩基を触媒に用いて加
水分解したゾルと、酸を触媒に用いて加水分解し
たゾルとを均一に混合した後ゲル化させることを
特徴とする石英ガラスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21800782A JPS59107938A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 石英ガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21800782A JPS59107938A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 石英ガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107938A JPS59107938A (ja) | 1984-06-22 |
| JPS643811B2 true JPS643811B2 (ja) | 1989-01-23 |
Family
ID=16713162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21800782A Granted JPS59107938A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 石英ガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107938A (ja) |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21800782A patent/JPS59107938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107938A (ja) | 1984-06-22 |
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