專利名稱：在溶膠－凝膠工藝中除去大氣泡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用溶膠-凝膠工藝生產(chǎn)石英玻璃的方法，更具體而言，涉及一種在溶膠-凝膠工藝過程中除去在溶膠上形成的大氣泡的方法，以生產(chǎn)高純度的石英玻璃。
溶膠-凝膠工藝包括能夠給出高產(chǎn)率和高經(jīng)濟(jì)效率的液相操作，例如制品的組成可自由調(diào)整并可在低溫下處理。在操作中，溶膠-凝膠工藝在混合器中將石英、添加劑和去離子劑混合形成溶膠。關(guān)于這點(diǎn)，申請(qǐng)人在1998年2月16日提交的標(biāo)題為“石英玻璃的生產(chǎn)方法”的韓國公開專利申請(qǐng)1998-4604中公開了一種方法，該方法是在惰性氣體的壓力下將溶膠注入到模具中，然后利用水含量的差別或利用泵將它們注入到混合器中。然而，該方法將溶膠暴露于環(huán)境大氣下，以致于氣泡和殘余氣體有留在溶膠中的傾向，由此會(huì)使制品的可靠性降低。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在溶膠-凝膠過程中除去大氣泡的方法包括除去在溶膠轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的過程中產(chǎn)生的氣泡，由此生產(chǎn)形成制品的高純度石英玻璃。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，除去大氣泡的方法包括用真空泵同時(shí)對(duì)溶膠的轉(zhuǎn)移通道和含有溶膠的混合器抽真空。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，除去大氣泡的方法包括下列步驟在預(yù)定的壓力下將溶膠從混合器中轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中，對(duì)溶膠的轉(zhuǎn)移通道抽真空，以除去在溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的過程中產(chǎn)生的大氣泡。為了有效地除去在轉(zhuǎn)移階段于溶膠中產(chǎn)生的大氣泡，該發(fā)明方法不僅對(duì)含有溶膠的混合器抽真空，也對(duì)將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的過程抽真空。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，抽真空是指利用安裝在含有溶膠的混合器中的真空泵。同樣地，當(dāng)保持混合器的內(nèi)部處于真空狀態(tài)時(shí)，該真空泵可同時(shí)保持溶膠的轉(zhuǎn)移通道處于真空狀態(tài)，所述溶膠的轉(zhuǎn)移通道連接于混合器和成型設(shè)備之間。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，在混合器和成型設(shè)備之間的溶膠的轉(zhuǎn)移通道是采用管和安置在管的某些部分的閥門形成的，以致于該閥門在安置在混合器中的真空泵的驅(qū)動(dòng)下密閉，使管的內(nèi)部同樣也成為真空狀態(tài)。該閥門可優(yōu)選安置在過濾器的后端，以在溶膠通過過濾器時(shí)除去溶膠中產(chǎn)生的大氣泡。而且，限定溶膠轉(zhuǎn)移通道的管具有除去凝聚粒子的過濾器，該粒子是在從混合器開始的轉(zhuǎn)移過程中在溶膠中產(chǎn)生的。
在實(shí)施方案中，溶膠從混合器到成型制品的轉(zhuǎn)移通道可以是除管之外的其它替代品，只要其它替代品可實(shí)現(xiàn)該目的即可。雖然本發(fā)明同時(shí)將真空泵應(yīng)用到混合器和轉(zhuǎn)移通道，也可使用附加的真空裝置對(duì)轉(zhuǎn)移通道進(jìn)行抽真空。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，生產(chǎn)石英玻璃的設(shè)備包括用于盛溶膠的混合器；用于將其中得到的溶膠凝膠化的成型設(shè)備；用于將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的連接裝置；與混合器相連的真空泵；和連接到混合器上的真空裝置，其用于對(duì)混合器和連接裝置的內(nèi)部抽真空。該設(shè)備還包括在混合器和成型設(shè)備之間沿著連接裝置安置的閥門，其中該閥門是密閉的，以保持混合器和連接裝置處于真空狀態(tài)，并且當(dāng)溶膠從混合器通過所述的連接裝置轉(zhuǎn)移到連接裝置時(shí)，該閥門是打開的。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的溶膠-凝膠工藝的示意圖。根據(jù)本發(fā)明，在將溶膠11提供給成型設(shè)備16的過程中，液體形式的溶膠11最初是置于混合器10中的。溶膠11是通過將高純度石英、添加劑和去離子水混合在一起形成的。添加劑可包括分散劑、偶聯(lián)劑、增塑劑和膠凝劑等。分散劑可利用氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨等，即4級(jí)氫氧化銨。偶聯(lián)劑可利用polyethyl oxasoline，聚乙酸乙烯酯等。增塑劑可利用諸如乙二醇的多元醇。最后，膠凝劑可包括甲酸甲酯、乳酸甲酯等，即選自甲酸、乳酸和乙二醇酸的水溶性脂肪族酯。
如圖1所示，通過將上述石英和添加劑混入混合器10中形成溶膠11，然后將溶膠11老化預(yù)定的時(shí)限。之后，將溶膠11通過連接裝置轉(zhuǎn)移進(jìn)入成型設(shè)備16中，然后在其中進(jìn)行凝膠化作用。連接裝置可包括具有特定直徑的導(dǎo)管或管道13。沿管道13安置過濾器14，以清理在轉(zhuǎn)移過程中于溶膠11中形成的凝聚粒子。
盛有溶膠11的混合器10安裝有真空泵12，采用該真空泵來清理溶膠11的氣泡或殘余氣體。在泵12的運(yùn)行過程中，安置在過濾器14輸出端的閥門15被關(guān)閉，以致于作用于混合器10直到管道13的閥門15上的真空效果被施加于其上。上述過程重復(fù)幾次，以使從混合器10到閥門15的區(qū)域達(dá)到真空狀態(tài)，然后將惰性氣體引入到真空狀態(tài)的混合器10中，以便該惰性氣體的壓力可將溶膠11從混合器10中轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備16中。惰性氣體可以是氮?dú)饣蚱渌喈?dāng)?shù)臍怏w。請(qǐng)注意，閥門15位于成型設(shè)備16的入口之前，以保持整個(gè)管道13處于真空狀態(tài)。
圖2是采用常規(guī)石英玻璃生產(chǎn)方法生產(chǎn)的石英玻璃圖，而圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案生產(chǎn)的石英玻璃圖。比較圖2和3，從圖3中可以看出，可有效地從石英玻璃中除去大氣泡的存在，所述石英玻璃是根據(jù)本發(fā)明得到的。本發(fā)明的方法可保持連接在混合器和成形設(shè)備之間的管道內(nèi)部處于真空狀態(tài)，以有效除去如在現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)溶膠通過過濾器時(shí)可潛在產(chǎn)生的大氣泡。
當(dāng)具有這樣描述的除去在制造過程中于溶膠中形成的氣泡的方法的優(yōu)選實(shí)施方案后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很清楚，本發(fā)明的某些優(yōu)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)。雖然已舉例說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，各種改變和修改是可以進(jìn)行的，在不脫離本發(fā)明實(shí)際范圍的條件下，對(duì)其要素可進(jìn)行等同替換。另外，在不脫離核心范圍的條件下，可進(jìn)行多種修改以適應(yīng)本發(fā)明的特定條件和教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不局限于如進(jìn)行本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實(shí)施方案，但本發(fā)明包括所有落在后附權(quán)利要求范圍中的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)石英玻璃的方法，該方法包括下列步驟(a)在預(yù)定的壓力下將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中；和(b)通過對(duì)將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的轉(zhuǎn)移通道抽真空來除去大氣泡。
2.權(quán)利要求1的方法，其中通過抽真空操作將溶膠的轉(zhuǎn)移通道和混合器同時(shí)維持在真空狀態(tài)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中使用連接到混合器的真空泵將混合器和溶膠的轉(zhuǎn)移通道維持在真空狀態(tài)。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括沿溶膠的轉(zhuǎn)移通道安置過濾器的步驟，以除去經(jīng)過其中的凝聚粒子。
5.權(quán)利要求4的方法，其中真空泵在過濾器后端的閥門關(guān)閉后被驅(qū)動(dòng)，以維持混合器和溶膠的轉(zhuǎn)移通道處于真空狀態(tài)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中溶膠的轉(zhuǎn)移通道包括連接在混合器和成型設(shè)備之間的具有預(yù)定厚度的中空管。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括重復(fù)所述的步驟(a)和(b)預(yù)定的時(shí)間次數(shù)的步驟，以使從混合器到成型設(shè)備的區(qū)域處于真空狀態(tài)。
8.權(quán)利要求1的方法，還包括在真空狀態(tài)下將惰性氣體引入到混合器中的步驟，以便該惰性氣體的壓力可將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中。
9.權(quán)利要求8的方法，其中惰性氣體是氮?dú)狻?br> 10.一種生產(chǎn)石英玻璃的方法，包括下列步驟在混合器和連接混合器和成型設(shè)備的轉(zhuǎn)移通道中提供溶膠；在混合器和轉(zhuǎn)移通道中提供真空狀態(tài)；和在真空狀態(tài)下將惰性氣體引入到混合器中，以便該惰性氣體的壓力可將溶膠從混合器中轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中。
11.權(quán)利要求10的方法，其中通過連接到混合器的真空泵將溶膠的轉(zhuǎn)移通道和混合器同時(shí)維持在真空狀態(tài)。
12.權(quán)利要求10的方法，還包括沿溶膠的轉(zhuǎn)移通道安置過濾器的步驟，以除去經(jīng)過其中的凝聚粒子。
13.權(quán)利要求10的方法，其中溶膠的轉(zhuǎn)移通道包括連接在混合器和成型設(shè)備之間的具有預(yù)定厚度的中空管。
14.一種用于進(jìn)行溶膠-凝膠工藝以生產(chǎn)石英玻璃的裝置包括用于盛溶膠的混合器；用于將其中得到的溶膠凝膠化的成型設(shè)備；用于將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備的連接裝置；與混合器相連的真空泵；和和連接到混合器上的真空裝置，其用于對(duì)混合器和連接裝置的內(nèi)部抽真空。
15.權(quán)利要求14的裝置，還包括在混合器和成型設(shè)備之間沿著連接裝置安置的閥門。
16.權(quán)利要求15的裝置，其中所述閥門是密閉的，以便維持混合器和連接裝置處于真空狀態(tài)。
17.權(quán)利要求15的裝置，其中當(dāng)溶膠從混合器經(jīng)過連接裝置轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備時(shí)，所述閥門是打開的。
18.權(quán)利要求14的裝置，其中通過將惰性氣體引入到混合器中，以便該惰性氣體的壓力將溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中，將溶膠從混合器中經(jīng)過連接裝置轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中。
19.權(quán)利要求14的裝置，還包括沿所述連接裝置的過濾器，以除去經(jīng)過其中的凝聚粒子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)石英玻璃的工藝，其中溶膠在一定的壓力下從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備中。對(duì)溶膠的轉(zhuǎn)移通道抽真空，以除去當(dāng)溶膠從混合器轉(zhuǎn)移到成型設(shè)備時(shí)可潛在產(chǎn)生的大氣泡。連接在用于盛溶膠的混合器和用于形成凝膠的成型設(shè)備之間的管道內(nèi)部維持真空狀態(tài)，以便有效地除去在轉(zhuǎn)移溶膠的過程中可潛在產(chǎn)生的大氣泡。
文檔編號(hào)C03B8/02GK1438193SQ02151318
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月16日
發(fā)明者李相鎮(zhèn), 樸根德, 玄智明 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社