JP3241046B2 - 石英ガラスからなる成形体及びその製造法 - Google Patents
石英ガラスからなる成形体及びその製造法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、透明石英ガラスからなる少なくとも一つの
表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且つ８
μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスからな
る成形体に関するものである。
表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且つ８
μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスからな
る成形体に関するものである。
本発明は、また透明石英ガラスからなる少なくとも一
つの表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且
つ８μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスか
らなる成形体を製造する方法に関するものである。
つの表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且
つ８μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスか
らなる成形体を製造する方法に関するものである。
透明石英ガラスからなる少なくとも一つの表面領域を
有し、その露出表面は滑らかであり、且つ２μｍ未満の
表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスからなる成形体
は、実開昭55−52906号公報（1983年１月26日公開）か
ら公知である。その際、透明石英ガラスのフランジリン
グは、不透明で、泡含有石英ガラスからなる基材のフラ
ンジを融解（aufschmelzen）し、該リングの露出表面を
さらに磨いて所望の低い表面粗さにされ、ついで火炎艶
だしされて滑らかな表面が形成される。個々のフランジ
リングは透明石英ガラス板から個々に切断しなければな
らず、かなりの量の切断クズを生ずるので、この種の成
形体を製造することは非常に高価である。また、この種
の透明石英ガラスフランジを不透明の石英ガラスフラン
ジ上に溶接することは、２つの品質の石英ガラス間での
収縮及び／又は内部応力の発生の可能性があるために、
非常に危険である。このことは別にしても、その製造法
は高い労働力を必要とする。不透明石英ガラス成形体の
フランジの露出表面を火炎艶だしして所望の結果を得る
ことができないのは、酸処理に対する滑らかな表面抵抗
性は得られるが、石英ガラス中の泡が露出表面中にかな
りの寸法の穴として残留するためである。
有し、その露出表面は滑らかであり、且つ２μｍ未満の
表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスからなる成形体
は、実開昭55−52906号公報（1983年１月26日公開）か
ら公知である。その際、透明石英ガラスのフランジリン
グは、不透明で、泡含有石英ガラスからなる基材のフラ
ンジを融解（aufschmelzen）し、該リングの露出表面を
さらに磨いて所望の低い表面粗さにされ、ついで火炎艶
だしされて滑らかな表面が形成される。個々のフランジ
リングは透明石英ガラス板から個々に切断しなければな
らず、かなりの量の切断クズを生ずるので、この種の成
形体を製造することは非常に高価である。また、この種
の透明石英ガラスフランジを不透明の石英ガラスフラン
ジ上に溶接することは、２つの品質の石英ガラス間での
収縮及び／又は内部応力の発生の可能性があるために、
非常に危険である。このことは別にしても、その製造法
は高い労働力を必要とする。不透明石英ガラス成形体の
フランジの露出表面を火炎艶だしして所望の結果を得る
ことができないのは、酸処理に対する滑らかな表面抵抗
性は得られるが、石英ガラス中の泡が露出表面中にかな
りの寸法の穴として残留するためである。
本発明は、簡単な製造を有し、その製造が安価であ
り、貯蔵の必要性又は補充部品の製造を省くことができ
る石英ガラス成形体を特徴ある技術により提供すること
を課題とするものである。
り、貯蔵の必要性又は補充部品の製造を省くことができ
る石英ガラス成形体を特徴ある技術により提供すること
を課題とするものである。
さらに、本発明は、簡単な方法で実施され、材料クズ
が殆どない成形体の製造法を提供することを課題とする
ものである。
が殆どない成形体の製造法を提供することを課題とする
ものである。
上記特徴ある技術に関する成形体についての課題は本
発明により解決される。即ち、本発明の成形体は基材か
らなり、該基材の材料は少なくとも99.9％の化学純度且
つ最高１％のクリストバライト含有量を有し、ガス不透
過性で、不透明であり且つ気孔を有し、1mmの壁厚にお
いて、λ＝190〜2650nmの波長範囲で、実質的に一定
の、10％未満の直接分光透過率を有し、且つ少なくとも
2.15g/cm3の密度を有すること；および透明表面領域
は、1650℃以上の温度に熱処理された基材材料から成形
され、その厚さは少なくとも0.5mmであり、その直接分
光透過率はλ＝600〜2650nmの波長範囲で、1mmの層厚さ
において少なくとも60％の値であることを特徴とするも
のである。
発明により解決される。即ち、本発明の成形体は基材か
らなり、該基材の材料は少なくとも99.9％の化学純度且
つ最高１％のクリストバライト含有量を有し、ガス不透
過性で、不透明であり且つ気孔を有し、1mmの壁厚にお
いて、λ＝190〜2650nmの波長範囲で、実質的に一定
の、10％未満の直接分光透過率を有し、且つ少なくとも
2.15g/cm3の密度を有すること；および透明表面領域
は、1650℃以上の温度に熱処理された基材材料から成形
され、その厚さは少なくとも0.5mmであり、その直接分
光透過率はλ＝600〜2650nmの波長範囲で、1mmの層厚さ
において少なくとも60％の値であることを特徴とするも
のである。
本発明の成形体は単一基材からなるものが有利であ
る。
る。
また、本発明の成形体は、基材材料の気孔の少なくと
も80％が20μｍ未満の最大気孔寸法を有することが有利
である。好ましくは、最大気孔寸法は10μｍ未満であ
る。基材材料の気孔含有量は単位体積当たり0.5〜2.5％
の範囲である。
も80％が20μｍ未満の最大気孔寸法を有することが有利
である。好ましくは、最大気孔寸法は10μｍ未満であ
る。基材材料の気孔含有量は単位体積当たり0.5〜2.5％
の範囲である。
成形体が特定の特性を有する基材材料からなる基材か
ら成形されるために、不透明で、多孔質な基材材料の密
度及び熱処理により透明にされた基材材料の密度は互い
に本質的に異ならないので、応力は実質的に除去され
る。また、基材材料中の単位大積当たりの気孔含有量の
割合が低いために、透明な材料に変換された基材材料は
顕著な収縮を示さない。多くの他の技術的な性質は基材
材料のそれとほぼ同じである。
ら成形されるために、不透明で、多孔質な基材材料の密
度及び熱処理により透明にされた基材材料の密度は互い
に本質的に異ならないので、応力は実質的に除去され
る。また、基材材料中の単位大積当たりの気孔含有量の
割合が低いために、透明な材料に変換された基材材料は
顕著な収縮を示さない。多くの他の技術的な性質は基材
材料のそれとほぼ同じである。
上記したように、直接分光透過率はλ＝600〜2650nm
の波長範囲で、1mmの層厚さにおいて少なくとも60％の
値であるべきである。分光透過率、即ち透明表面領域に
おける基材材料の透明性は、磨かれた表面を有する適当
に調製された試験片上で、ウルブリッヒ球（Ulbricht−
kugel）を用いずに、分光光度計により測定される。上
記値から、吸光係数を考慮して約0.5mmの層厚さにおい
て計算された透過率の値は比較的高い。
の波長範囲で、1mmの層厚さにおいて少なくとも60％の
値であるべきである。分光透過率、即ち透明表面領域に
おける基材材料の透明性は、磨かれた表面を有する適当
に調製された試験片上で、ウルブリッヒ球（Ulbricht−
kugel）を用いずに、分光光度計により測定される。上
記値から、吸光係数を考慮して約0.5mmの層厚さにおい
て計算された透過率の値は比較的高い。
成形体の製造法は、基材をスリップ被覆法により製造
し、その際少なくとも99.9％の純度の石英ガラスは70μ
ｍ未満の粒度の粉末に粉砕されて、該粉末からなるスリ
ップを形成し、永続運動を維持することにより１〜240
時間の間に亙って安定化され、安定化されたスリップは
基材に対応する気孔型中に装入され、そこで予め決めら
れた時間保持され、型から除去した後基材素材を乾燥
し、ついで炉の中で５〜60K/分の加熱速度で、1350〜14
50℃の範囲の焼結温度に加熱し、ついで少なくとも40分
間、1300℃を越える温度にし、焼結された基材を冷却す
ること；および透明表面領域の厚さが少なくとも0.5mm
であり、その直接分光透過率がλ＝600〜1650nmの波長
範囲で、1mmの層厚さにおいて少なくとも60％の値を有
するまで、基材を形成する不透明で、多孔質で、ガス不
透過性の基材材料の表面領域を熱源により1650〜2200℃
の範囲の温度に局部的に加熱して、多孔質で、不透明な
基材材料を透明な石英ガラスへ変換させることを特徴と
するものである。基材材料の低い分光透過率は熱輻射に
よるエネルギーの移動を効果的に抑制するので、熱の供
給により、非常に早く表面領域の薄い層のみが加熱され
る。基材材料を通しての熱伝導も遅いので、熱の影響を
受ける帯域は局部に制限され、直ちに1650〜2200℃の範
囲の高温に達する。従って、基材材料中の微細な気孔は
一緒に焼結し、透明石英ガラス層を形成する。多孔質
で、不透明な基材材料の密度は固体の透明石英ガラスの
密度に相当するので、即ち微細気孔の体積部分が非常に
小さいので、顕著な収縮が起こらず、基材の内部応力が
避けられる。加熱処理された表面領域の外側は、不透明
で、多孔質な基材材料は変化せずに残っている。
し、その際少なくとも99.9％の純度の石英ガラスは70μ
ｍ未満の粒度の粉末に粉砕されて、該粉末からなるスリ
ップを形成し、永続運動を維持することにより１〜240
時間の間に亙って安定化され、安定化されたスリップは
基材に対応する気孔型中に装入され、そこで予め決めら
れた時間保持され、型から除去した後基材素材を乾燥
し、ついで炉の中で５〜60K/分の加熱速度で、1350〜14
50℃の範囲の焼結温度に加熱し、ついで少なくとも40分
間、1300℃を越える温度にし、焼結された基材を冷却す
ること；および透明表面領域の厚さが少なくとも0.5mm
であり、その直接分光透過率がλ＝600〜1650nmの波長
範囲で、1mmの層厚さにおいて少なくとも60％の値を有
するまで、基材を形成する不透明で、多孔質で、ガス不
透過性の基材材料の表面領域を熱源により1650〜2200℃
の範囲の温度に局部的に加熱して、多孔質で、不透明な
基材材料を透明な石英ガラスへ変換させることを特徴と
するものである。基材材料の低い分光透過率は熱輻射に
よるエネルギーの移動を効果的に抑制するので、熱の供
給により、非常に早く表面領域の薄い層のみが加熱され
る。基材材料を通しての熱伝導も遅いので、熱の影響を
受ける帯域は局部に制限され、直ちに1650〜2200℃の範
囲の高温に達する。従って、基材材料中の微細な気孔は
一緒に焼結し、透明石英ガラス層を形成する。多孔質
で、不透明な基材材料の密度は固体の透明石英ガラスの
密度に相当するので、即ち微細気孔の体積部分が非常に
小さいので、顕著な収縮が起こらず、基材の内部応力が
避けられる。加熱処理された表面領域の外側は、不透明
で、多孔質な基材材料は変化せずに残っている。
本発明の方法の特別な利点は、少なくとも一つの透明
な表面を有する、所望な複雑な形の成形体の製造に使用
することができることである。この利点は、成形体の基
材の製造にスリップキャスト法を使用すること、及び基
材の所望の表面領域を局部加熱して不透明で、多孔質な
状態から透明な状態へ変換させることに起因するもので
ある。
な表面を有する、所望な複雑な形の成形体の製造に使用
することができることである。この利点は、成形体の基
材の製造にスリップキャスト法を使用すること、及び基
材の所望の表面領域を局部加熱して不透明で、多孔質な
状態から透明な状態へ変換させることに起因するもので
ある。
本発明の成形体においては、その透明表面領域はフラ
ンジとして形成されることが有利である。この場合の透
明表面領域の厚さは、0.6mmより厚くあるべきである。
この成形体においては、前記実用新案公報により公知の
技術よりも安価に製造可能である利点が本発明により達
成される。本発明では一つの材料のみ、即ち特定の材料
が用いられる。場合により磨かれた、滑らかな表面は良
好なシール効果を生ずる。弗化水素酸でエッチングする
ことにより、例えばこの方法は露出表面のシール作用を
損なう恐れなく、透明表面領域の露出表面を奇麗にする
ことが可能である。
ンジとして形成されることが有利である。この場合の透
明表面領域の厚さは、0.6mmより厚くあるべきである。
この成形体においては、前記実用新案公報により公知の
技術よりも安価に製造可能である利点が本発明により達
成される。本発明では一つの材料のみ、即ち特定の材料
が用いられる。場合により磨かれた、滑らかな表面は良
好なシール効果を生ずる。弗化水素酸でエッチングする
ことにより、例えばこの方法は露出表面のシール作用を
損なう恐れなく、透明表面領域の露出表面を奇麗にする
ことが可能である。
本発明の他の態様においては、成形体は中空部材とし
て形成されることができ、その際その外部及び／又は内
部表面の少なくとも一部は透明な表面領域を形成してい
る。この場合、外部及び／又は内部表面の全部が透明で
あることが有利である。このタイプの中空部材、例えば
パイプは、その外部及び／又は内部表面が透明に形成さ
れていることができる。高温プレスロール又は円滑ロー
ルとして使用されるようなパイプの場合は、例えばパイ
プ基材の外部表面が透明にされる。高い温度に加熱さ
れ、化学的に凝集した物質の処理のために使用されるパ
イプの場合は、パイプ基材の内部表面は透明に形成され
る。不透明で残っている外部表面により、直接熱輻射が
避けられ、一方透明な内部表面により、例えば物質によ
り引き起こされる腐食が減少され、粒子の接着が回避さ
れる。
て形成されることができ、その際その外部及び／又は内
部表面の少なくとも一部は透明な表面領域を形成してい
る。この場合、外部及び／又は内部表面の全部が透明で
あることが有利である。このタイプの中空部材、例えば
パイプは、その外部及び／又は内部表面が透明に形成さ
れていることができる。高温プレスロール又は円滑ロー
ルとして使用されるようなパイプの場合は、例えばパイ
プ基材の外部表面が透明にされる。高い温度に加熱さ
れ、化学的に凝集した物質の処理のために使用されるパ
イプの場合は、パイプ基材の内部表面は透明に形成され
る。不透明で残っている外部表面により、直接熱輻射が
避けられ、一方透明な内部表面により、例えば物質によ
り引き起こされる腐食が減少され、粒子の接着が回避さ
れる。
また、本発明の成形体は、るつぼとして形成され、そ
の全内部表面がその層厚さ、例えば1.5mmに亙り透明に
形成されることが有利である。るつぼの外部表面が不透
明のままの場合は、その表面がるつぼ中の均一な温度分
布を確保するが、一方透明な内部表面は不透明で多孔質
な内部表面よりも腐食されにくく、容易に奇麗にするこ
とができる。
の全内部表面がその層厚さ、例えば1.5mmに亙り透明に
形成されることが有利である。るつぼの外部表面が不透
明のままの場合は、その表面がるつぼ中の均一な温度分
布を確保するが、一方透明な内部表面は不透明で多孔質
な内部表面よりも腐食されにくく、容易に奇麗にするこ
とができる。
また、成形体は、例えば容器の部材であることがで
き、その全体厚さに亙り透明とされている表面領域はの
ぞき窓として役立つ。本発明のこの種ののぞき窓の製造
は非常に容易であるが、これに反して、窓を容器に溶接
する従来慣用のやり方は非常に危険で、複雑な方法であ
り、この方法は、容器の比較的大きな領域への熱応力下
でのみ可能である。
き、その全体厚さに亙り透明とされている表面領域はの
ぞき窓として役立つ。本発明のこの種ののぞき窓の製造
は非常に容易であるが、これに反して、窓を容器に溶接
する従来慣用のやり方は非常に危険で、複雑な方法であ
り、この方法は、容器の比較的大きな領域への熱応力下
でのみ可能である。
のぞき窓の形成の際のように、全ての成形体において
は、表面領域は基材の全厚さに亙り透明に形成されてい
ることができる。不透明で多孔質な石英ガラスを透明な
石英ガラスへ変換させるためには、別々の熱源により各
々反対の表面領域に熱を供給することが効果的であるこ
とがわかった。
は、表面領域は基材の全厚さに亙り透明に形成されてい
ることができる。不透明で多孔質な石英ガラスを透明な
石英ガラスへ変換させるためには、別々の熱源により各
々反対の表面領域に熱を供給することが効果的であるこ
とがわかった。
他の好ましい態様においては、本発明の成形体は、軽
量鏡素材のような鏡素材の部材として形成されているこ
とが好ましい。この場合、透明表面領域は反射被覆を与
えるための鏡素材面を形成する。まず、鏡素材又は鏡素
材の部材の形態の基材が上記のスリップキャスト法によ
り製造される。ついで、反射被覆が与えられる鏡素材又
は鏡素材の部材の表面が一種以上の熱源により加熱され
る。加熱されるべき表面及び熱源は互いに動かされ、徐
々に全表面が加熱され、基材材料が透明状態へ変換され
る。鏡素材としての成形体を製造するこの手法は、多く
の個々の部材を一緒に、溶接し、一緒にフリット又は焼
結し、ついで得られたアセンブリーを場合によりある種
の機械的加工に付すことによる技術として公知の鏡素材
アセンブリーよりも非常に安価である。
量鏡素材のような鏡素材の部材として形成されているこ
とが好ましい。この場合、透明表面領域は反射被覆を与
えるための鏡素材面を形成する。まず、鏡素材又は鏡素
材の部材の形態の基材が上記のスリップキャスト法によ
り製造される。ついで、反射被覆が与えられる鏡素材又
は鏡素材の部材の表面が一種以上の熱源により加熱され
る。加熱されるべき表面及び熱源は互いに動かされ、徐
々に全表面が加熱され、基材材料が透明状態へ変換され
る。鏡素材としての成形体を製造するこの手法は、多く
の個々の部材を一緒に、溶接し、一緒にフリット又は焼
結し、ついで得られたアセンブリーを場合によりある種
の機械的加工に付すことによる技術として公知の鏡素材
アセンブリーよりも非常に安価である。
添付した図面に基づいて、本発明の成形体の好ましい
実施態様をより詳細に説明する。
実施態様をより詳細に説明する。
図１はフランジ表面における透明層の製造を示すもの
である。
である。
図２は図１のII−II線に沿った断面図を示すものであ
る。
る。
図３は軽量鏡素材の縦断面図を示すものである。
図4Aは透明な外層を有するパイプの一部分を示すもの
である。
である。
図4Bは透明な内層を有するパイプの一部分を示すもの
である。
である。
図4Cは全て透明の壁を有するパイプの一部分を示すも
のである。
のである。
図５は透明な内層を有するるつぼを示すものである。
図６は透明なのぞき窓を有する容器を示すものであ
る。
る。
図１〜６に示された個々の部品についての全ての基材
はスリップキャスト法により造られている。その際、原
材料として、99.9％の化学純度を有する高純度の非晶性
二酸化珪素が使用され、それは珪砂又は岩結晶から製造
されたものである。また、場合により、原材料として破
砕された石英ガラスのような高純度石英ガラスクズを使
用することもできる。
はスリップキャスト法により造られている。その際、原
材料として、99.9％の化学純度を有する高純度の非晶性
二酸化珪素が使用され、それは珪砂又は岩結晶から製造
されたものである。また、場合により、原材料として破
砕された石英ガラスのような高純度石英ガラスクズを使
用することもできる。
原材料は70μｍ未満、好ましくは0.45〜50μｍの非常
に狭い範囲の粒度の粉末に粉砕される。この粉砕法はポ
リウレタンでライニングされたボールミル中で、脱イオ
ン水と共に実施される。原材料を化学的に純粋に保つた
めに、使用されるボールミルは石英ガラスからなるもの
が好ましい。スリップは沈殿現象が観察されなくなるま
で、ボールミル中での運動状態が維持される。この状態
において、スリップの固体含量はpH4.5において約80％
である。ついで、このスリップは、造るべき基材の雌型
である硬質石膏型に注入される。鋳造された材料を型全
体中に数時間保持した後、粗成形素材を型から取り出
し、乾燥する。この乾燥は、例えば個々の温度段階が10
〜15時間の時間間隔で維持される間、300℃の温度に、
ゆっくりと徐々に加熱されるように行うべきである。温
度の段階的上昇は約15〜20℃であるべきである。つい
で、この乾燥された成形体素材は炉中で高温処理に付さ
れ、その際350〜1450℃の焼結温度にされる。成形体素
材は少なくとも40分間、1300℃を越える温度で高温処理
される。ついで、焼結された素材は冷却される。得られ
た基材は不透明で且つ多孔質である。このような基材は
上記の簡易な鋳造法により所望の形状に造ることができ
ることは明らかである。複雑な構造のものでも可能であ
り、そのような構造の限界は、製造すべき鋳造型により
及び型から造形物を取り出しうることにより決定され
る。ある条件下では、消失石膏型を使用することができ
る。即ち、該石膏型は原材料の乾燥後は破壊される。
に狭い範囲の粒度の粉末に粉砕される。この粉砕法はポ
リウレタンでライニングされたボールミル中で、脱イオ
ン水と共に実施される。原材料を化学的に純粋に保つた
めに、使用されるボールミルは石英ガラスからなるもの
が好ましい。スリップは沈殿現象が観察されなくなるま
で、ボールミル中での運動状態が維持される。この状態
において、スリップの固体含量はpH4.5において約80％
である。ついで、このスリップは、造るべき基材の雌型
である硬質石膏型に注入される。鋳造された材料を型全
体中に数時間保持した後、粗成形素材を型から取り出
し、乾燥する。この乾燥は、例えば個々の温度段階が10
〜15時間の時間間隔で維持される間、300℃の温度に、
ゆっくりと徐々に加熱されるように行うべきである。温
度の段階的上昇は約15〜20℃であるべきである。つい
で、この乾燥された成形体素材は炉中で高温処理に付さ
れ、その際350〜1450℃の焼結温度にされる。成形体素
材は少なくとも40分間、1300℃を越える温度で高温処理
される。ついで、焼結された素材は冷却される。得られ
た基材は不透明で且つ多孔質である。このような基材は
上記の簡易な鋳造法により所望の形状に造ることができ
ることは明らかである。複雑な構造のものでも可能であ
り、そのような構造の限界は、製造すべき鋳造型により
及び型から造形物を取り出しうることにより決定され
る。ある条件下では、消失石膏型を使用することができ
る。即ち、該石膏型は原材料の乾燥後は破壊される。
基材を製造するためのこの方法では、多孔質の不透明
基材材料を透明な石英ガラスへ変換させるために、1650
〜2200℃の範囲で局部的な温度処理がなされる。このた
めに、少なくとも0.5mmの厚さの透明な表面層が製造さ
れるまで、基材材料は加熱される。その際、熱源により
局部的加熱が行われ、その際例えば天然ガス又は水素−
酸素バーナーのようなガスバーナー、プラズマバーナ
ー、アーク、又はCO2レーザのようなレーザが使用され
る。種々の熱源により、あるいは、例えばレーザビーム
を用いる特定の加熱により、基材の局部加熱を行うこと
ができることは明らかである。透明な表面層を造ること
により、顕微鏡スケールで非常に滑らかな表面が得られ
る。
基材材料を透明な石英ガラスへ変換させるために、1650
〜2200℃の範囲で局部的な温度処理がなされる。このた
めに、少なくとも0.5mmの厚さの透明な表面層が製造さ
れるまで、基材材料は加熱される。その際、熱源により
局部的加熱が行われ、その際例えば天然ガス又は水素−
酸素バーナーのようなガスバーナー、プラズマバーナ
ー、アーク、又はCO2レーザのようなレーザが使用され
る。種々の熱源により、あるいは、例えばレーザビーム
を用いる特定の加熱により、基材の局部加熱を行うこと
ができることは明らかである。透明な表面層を造ること
により、顕微鏡スケールで非常に滑らかな表面が得られ
る。
図１は、鋳造法で製造された、底にウエブ２を有する
フランジ１を示すものである。この基材は上記の鋳造法
で製造されたものである。該基材は、回転装置に固定さ
れ、回転矢印４の方向に軸３の回りを回転する。水素−
酸素バーナー６の炎７はフランジ１の自由表面５に直接
当てられる。この炎は図１の８に示すように、フランジ
表面の局部領域を加熱する。
フランジ１を示すものである。この基材は上記の鋳造法
で製造されたものである。該基材は、回転装置に固定さ
れ、回転矢印４の方向に軸３の回りを回転する。水素−
酸素バーナー６の炎７はフランジ１の自由表面５に直接
当てられる。この炎は図１の８に示すように、フランジ
表面の局部領域を加熱する。
フランジの全露出表面を加熱して透明表面層を製造す
るために、図２に示すように、フランジは回転軸３の周
りを回転すると共に、バーナー６はフランジ表面の半径
方向に２つ矢印10の方向に前後に動かされる。このよう
な２つ矢印10の方向の運動は内から外へ、又は外から内
へと行うことができる。しかしながら、ある条件下で
は、個々の表面領域がバーナー６の炎７により数時間処
理されるように、一種の振動運動を行わせることができ
る。
るために、図２に示すように、フランジは回転軸３の周
りを回転すると共に、バーナー６はフランジ表面の半径
方向に２つ矢印10の方向に前後に動かされる。このよう
な２つ矢印10の方向の運動は内から外へ、又は外から内
へと行うことができる。しかしながら、ある条件下で
は、個々の表面領域がバーナー６の炎７により数時間処
理されるように、一種の振動運動を行わせることができ
る。
図２の断面図に示したように、一実施例として、透明
な表面層９が製造されたが、フランジ１及びウエブ２の
底面は不透明の基材材料11のままであった。
な表面層９が製造されたが、フランジ１及びウエブ２の
底面は不透明の基材材料11のままであった。
図１及び図２に示したように、フランジは280mmの外
径12、200mmの内径13を有していた。管状ウエブの厚さ1
4は約4mmであった。この実施例では、ガラス化した透明
表面層９は3mmの厚さ15を有していたが、フランジの底
面に残った不透明表面層11は12mmの対応する厚さ16であ
った。
径12、200mmの内径13を有していた。管状ウエブの厚さ1
4は約4mmであった。この実施例では、ガラス化した透明
表面層９は3mmの厚さ15を有していたが、フランジの底
面に残った不透明表面層11は12mmの対応する厚さ16であ
った。
ウエブ２を有するフランジの形態の部材は、フランジ
の最上面に透明表面層９を与えることができるのみなら
ず、対応する方法の変更により、部材の他の領域、例え
ばフランジの底面又は管状ウエブの内部周囲を透明にす
ることができる。
の最上面に透明表面層９を与えることができるのみなら
ず、対応する方法の変更により、部材の他の領域、例え
ばフランジの底面又は管状ウエブの内部周囲を透明にす
ることができる。
図３は鏡支持素材17を示すもので、その底面が造形さ
れており、頂部に透明表面層９を有している。この透明
層は本発明の方法により、即ち図１に示したようなバー
ナー装置により製造されたものである。特に、鏡支持要
素との結合においては、本発明による鋳造法及び続く透
明層９の形成により、非常に複雑で且つ微細な支持体構
造を造ることが可能である。透明層９により、非常に滑
らかで且つ気孔のない層が得られ、その上に機械的加工
後に反射被覆を、例えば蒸着により適用することができ
る。
れており、頂部に透明表面層９を有している。この透明
層は本発明の方法により、即ち図１に示したようなバー
ナー装置により製造されたものである。特に、鏡支持要
素との結合においては、本発明による鋳造法及び続く透
明層９の形成により、非常に複雑で且つ微細な支持体構
造を造ることが可能である。透明層９により、非常に滑
らかで且つ気孔のない層が得られ、その上に機械的加工
後に反射被覆を、例えば蒸着により適用することができ
る。
図4A、図4B及び図4Cは、パイプの一部分を示すもので
あり、本発明の方法によりパイプ19を鋳造することがで
き、ついで熱処理することにより、特定領域、例えば外
表面20又は内表面21に透明層９を与え、各々その反対側
に基材材料の不透明層11を残すことが容易になしうるこ
とを説明するためのものである。所望ならば、パイプ19
の全体をその全厚さに亙りガラス化させることができ、
その際、本発明による熱処理が外部、内部又はその両方
から実施することができる。適当な寸法はパイプ部分の
長さ、その直径及び基材の壁厚に依存する。
あり、本発明の方法によりパイプ19を鋳造することがで
き、ついで熱処理することにより、特定領域、例えば外
表面20又は内表面21に透明層９を与え、各々その反対側
に基材材料の不透明層11を残すことが容易になしうるこ
とを説明するためのものである。所望ならば、パイプ19
の全体をその全厚さに亙りガラス化させることができ、
その際、本発明による熱処理が外部、内部又はその両方
から実施することができる。適当な寸法はパイプ部分の
長さ、その直径及び基材の壁厚に依存する。
図５はるつぼ22を示すものであり、その頂部に外部映
写用周囲フランジ23を有している。このるつぼは、本発
明のスリップキャスト法により基材として製造されたも
のである。図５に示したように、フランジ23の内表面24
及び上面の外表面は透明に造られている。即ちこれらの
表面領域は熱処理され、基材の基材材料11の１〜2mmの
範囲の厚さを有する透明層９が造られる。この方法で、
るつぼの内表面が磨かれる。即ち気孔が閉じられ、非常
に滑らかな表面が形成される。透明石英ガラス内部ライ
ニングを製造するために、特別の部材を互いに溶接する
必要がないので、この種のるつぼは非常に安価に製造す
ることができることは明らかである。代わりに、一つの
スリップキャスト基材が使用されるだけである。
写用周囲フランジ23を有している。このるつぼは、本発
明のスリップキャスト法により基材として製造されたも
のである。図５に示したように、フランジ23の内表面24
及び上面の外表面は透明に造られている。即ちこれらの
表面領域は熱処理され、基材の基材材料11の１〜2mmの
範囲の厚さを有する透明層９が造られる。この方法で、
るつぼの内表面が磨かれる。即ち気孔が閉じられ、非常
に滑らかな表面が形成される。透明石英ガラス内部ライ
ニングを製造するために、特別の部材を互いに溶接する
必要がないので、この種のるつぼは非常に安価に製造す
ることができることは明らかである。代わりに、一つの
スリップキャスト基材が使用されるだけである。
図６は閉鎖容器25の態様を示すものであり、部分線28
により示したように、基材として２つの半部材から形成
されている。半部材の各々はスリップキャスト法により
製造される。上半分26のある局部に、のぞき窓27が設け
られ、これは不透明基材の局部熱処理により製造され
る。この態様に基づいて、特定領域を後で、即ち２つの
部材で容器に組み立てた後に透明化することができるこ
とは明らかである。このような基材を造る場合に、前以
てこのような窓を造ることを考える必要はなく、窓は顧
客の要求に適合させることができる。今までは、このよ
うな窓は容器の壁に溶接しなければならず、そのため非
常に複雑で且つコスト高の方法を必要とした。
により示したように、基材として２つの半部材から形成
されている。半部材の各々はスリップキャスト法により
製造される。上半分26のある局部に、のぞき窓27が設け
られ、これは不透明基材の局部熱処理により製造され
る。この態様に基づいて、特定領域を後で、即ち２つの
部材で容器に組み立てた後に透明化することができるこ
とは明らかである。このような基材を造る場合に、前以
てこのような窓を造ることを考える必要はなく、窓は顧
客の要求に適合させることができる。今までは、このよ
うな窓は容器の壁に溶接しなければならず、そのため非
常に複雑で且つコスト高の方法を必要とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーリッツ、シュテファン ドイツ連邦共和国、63526 エルレンゼ ー、ダムシュトラーセ ２アー (72)発明者 ヘルマン、ディートマール ドイツ連邦共和国、63589 リンゼンゲ リッヒト、バッハヴェーク ２ (56)参考文献 特開 平７−280643（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−267724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86431（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148782（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 19/00 - 20/00
Claims (23)
- 【請求項１】透明石英ガラスからなる少なくとも一つの
表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且つ８
μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスからな
る成形体において、該成形体は基材からなり、該基材の
材料は少なくとも99.9％の化学純度且つ最高１％のクリ
ストバライト含有量を有し、ガス不透過性で、不透明で
あり且つ気孔を有し、1mmの壁厚において、λ＝190〜26
50nmの波長範囲で実質的に一定の、10％未満の直接分光
透過率を有し、少なくとも2.15g/cm3の密度を有するこ
と；および透明表面領域は、1650℃以上の温度に熱処理
された基材材料から成形され、その厚さは少なくとも0.
5mmであり、その直接分光透過率はλ＝600〜2650nmの波
長範囲で、1mmの層厚さにおいて少なくとも60％の値で
あることを特徴とする石英ガラスからなる成形体。 - 【請求項２】単一基材からなる請求項１記載の成形体。
- 【請求項３】前記基材材料の気孔の少なくとも80％が20
μｍ未満、好ましくは10μｍ未満の最大気孔寸法を有す
る請求項１又は２記載の成形体。 - 【請求項４】前記基材材料中の気孔含有量が単位体積当
たり0.5〜2.5％の範囲にある請求項１〜３のいずれかに
記載の成形体。 - 【請求項５】前記透明表面領域がフランジ表面を形成し
ている請求項１〜４のいずれかに記載の成形体。 - 【請求項６】前記基材が中空部材として形成され、その
外部及び／又は内部の少なくとも一部領域が透明表面領
域を形成している請求項１〜４のいずれかに記載の成形
体。 - 【請求項７】前記外部及び／又は内部表面の全体が透明
に形成されている請求項６記載の成形体。 - 【請求項８】前記透明表面領域が基材の全壁厚さに亙っ
て透明に形成されている請求項１〜７のいずれかに記載
の成形体。 - 【請求項９】前記基材がるつぼとして形成され、その全
内部表面が少なくとも1.0mmの壁厚さまで透明に形成さ
れている請求項１〜４記載の成形体。 - 【請求項１０】前記基材が容器部材として形成され、透
明表面領域が全壁厚さに亙って透明に形成されており、
且つのぞき窓を形成する請求項１〜４及び請求項６〜８
のいずれかに記載の成形体。 - 【請求項１１】前記基材が軽量鏡素材のような鏡素材の
部材として形成され、透明表面領域が、反射被覆を備え
るための該鏡素材の表面を形成する請求項１〜４記載の
成形体。 - 【請求項１２】前記透明表面領域が少なくとも1.0mmの
厚さを有する請求項１〜８及び請求項10〜11のいずれか
に記載の成形体。 - 【請求項１３】透明石英ガラスからなる少なくとも一つ
の表面領域を有し、その露出表面は滑らかであり、且つ
８μｍ未満の表面ミクロ粗さを有する、石英ガラスから
なる成形体を製造する方法において、基材をスリップキ
ャスト法により製造し、その際少なくとも99.9％の純度
の石英ガラスは70μｍ未満の粒度の粉末に粉砕されて、
該粉末からなるスリップを形成し、永続運動を維持する
ことにより１〜240時間の間に亙って安定化され、安定
化されたスリップは基材に対応する気孔型中に装入さ
れ、そこで予め決められた時間保持され、型から除去し
た後基材素材を乾燥し、ついで炉の中で５〜60K/分の加
熱速度で、1350〜1450℃の範囲の焼結温度に加熱し、つ
いで少なくとも40分間、1300℃を越える温度にし、焼結
された基材を冷却すること；および透明表面領域の厚さ
が少なくとも0.5mmであり、その直接分光透過率がλ＝6
00〜2650nmの波長範囲で、1mmの層厚さにおいて少なく
とも60％の値を有するまで、基材を形成する不透明で、
多孔質で、ガス不透過性の基材材料の表面領域を熱源に
より1650〜2200℃の範囲の温度に局部的に加熱して、多
孔質で、不透明な基材材料を透明な石英ガラスへ変換さ
せることを特徴とする成形体の製造法。 - 【請求項１４】前記熱源として、天然ガス又は水素−酸
素バーナーのようなバーナー、プラズマバーナー、アー
ク、またはCO2レーザにようなレーザが使用される請求
項13記載の方法。 - 【請求項１５】前記熱源及び表面領域が互いに相対的に
移動される請求項13又は14記載の方法。 - 【請求項１６】前記熱源が前記表面領域に亙って前後に
移動される請求項15記載の方法。 - 【請求項１７】前記基材がフランジとして形成されてい
る請求項13〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１８】前記基材が中空部材として形成され、そ
の外部及び／又は内部の少なくとも一部領域が熱源によ
り加熱される請求項13〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１９】前記中空部材が、その外部及び／又は内
部表面の一部領域が加熱されるように回転される請求項
15又は18記載の方法。 - 【請求項２０】前記外部及び／又は内部表面の全体が熱
源により加熱される請求項18又は19記載の方法。 - 【請求項２１】基材の全壁厚さが透明になるまで、表面
領域における基材の加熱が行われる請求項13〜20のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項２２】前記基材がるつぼとして形成され、少な
くとも1.0mmの厚さの透明層が形成されるように、その
内部表面全体が熱源により加熱される請求項13〜16記載
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項２３】前記基材が軽量鏡素材のような鏡素材の
部材として形成され、熱源が反射被覆として意図された
鏡表面に亙って移動される請求項13〜16記載のいずれか
に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4338807A DE4338807C1 (de) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | Formkörper mit hohem Gehalt an Siliziumdioxid und Verfahren zur Herstellung solcher Formkörper |
| DE4338807.8 | 1993-11-12 | ||
| PCT/EP1994/003722 WO1995013248A1 (de) | 1993-11-12 | 1994-11-10 | Formkörper aus quarzglas und verfahren zur herstellung eines formkörpers aus quarzglas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09506324A JPH09506324A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3241046B2 true JP3241046B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=6502525
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27653794A Expired - Lifetime JP3763420B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-11-10 | 高含量の二酸化珪素を有する造形物およびその製造法 |
| JP51289695A Expired - Fee Related JP3241046B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-11-10 | 石英ガラスからなる成形体及びその製造法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27653794A Expired - Lifetime JP3763420B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-11-10 | 高含量の二酸化珪素を有する造形物およびその製造法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5736206A (ja) |
| EP (1) | EP0653381B1 (ja) |
| JP (2) | JP3763420B2 (ja) |
| KR (2) | KR100321284B1 (ja) |
| CN (1) | CN1066696C (ja) |
| CA (1) | CA2135542C (ja) |
| DE (4) | DE4338807C1 (ja) |
| WO (1) | WO1995013248A1 (ja) |
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| DE102022105673A1 (de) | 2022-03-10 | 2023-09-14 | PFW Aerospace GmbH | Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweischichtigen Sandwichbauelements |
Families Citing this family (74)
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| US6405563B1 (en) | 1997-10-16 | 2002-06-18 | Tosoh Corporation | Opaque silica glass article having transparent portion and process for producing same |
| EP0909743B2 (en) | 1997-10-16 | 2006-06-07 | Tosoh Corporation | Opaque silica glass article having transparent portion and process for producing same |
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