NL8000418A

NL8000418A - Werkwijze voor het vervaardigen van een glazen voorwerp.

Info

Publication number: NL8000418A
Application number: NL8000418A
Authority: NL
Original assignee: Macedo Pedro B
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1980-07-31
Also published as: SE441922B; SE8000655L; AU533948B2; BR8000172A; FR2447354A1; GB2041350B; FR2447354B1; JPH0121099B2; CA1119808A; IT8047754A0; GB2041350A; US4302231A; IT1147030B; DE3003104A1; JPS55136141A; AU5441680A

Description

* «s

Werkwijze voor het vervaardigen van een glazen voorwerp.

De uitvinding heeft betrekking op het vervaardigen van een glazen voorwerp met gegradueerde brekingsindexprofielen van parabolische aard en meer in het bijzonder op het vervaardigen van voorvormen welke worden gebruikt voor het leveren van optische 5 glasvezelgolfgeleiders met gegradueerde verdeling van de brekingsindex om spreidingseffecten van golfgeleiders in ccmnunicatie-systemen te verminderen.

Optische vezelgolfgeleiders werken volgens het principe van totale inwendige terugkaatsing hetgeen vereist dat de brékings-10 index van de kern of het inwendige deel van de golfgeleider groter is dan de brekingsindex van de bekleding of buitenste deel. De werkelijke variatie van de brekingsindex in het gebied tussen de kern en de bekleding bepaalt de verstrooiing van de golf geleiding. Matematische formules van de verstrooiing van golfgeleiding zijn 15 bekend en tonen vx)E communicatiesystemen gegradueerde indexprofielen welke lijken op parabolen roet het maximum aan de vezelas voor het verminderen van de verstrooiing. Bij aangeven van de brekingsindex door n en de afstand vanaf de voorvorm of de vezelas door r kan de gewenste variatie van de index voor optische ccranunicatie in 20 het algemeen worden geschreven als: n = n0 (l-ara) waarbij nQ de maximale index is aan de vezelas, a en α ontwerpconstanten zijn bepaald door de gewenste numerieke opening van de optische golfgeleider en zijn bedoelde gebruik. De 25 exponent α varieert in het algemeen tussen 1,8 en 2,5. Bij het ontwerp van andere geïntegreerde optische toepassingen, zoals voor endoscopische lenzen of elementen en andere soorten voor overdragen van beelden is het dikwijls nuttig om gebruik te maken van flooo* 18 \ 2 een meer complexe samenhang tussen n en r welke de volgende zeer bruikbare vergelijking leveren: n = nQ (l-ar* + brY)

De constanten in deze vergelijking zijn gebaseerd op 5 het gewenste optische gedrag bij het beschouwde ontwerp en eigenschappen en kunnen in het algemeen door een deskundige worden opgelost. Deze vergelijkingen geven een matematische beschrijving van de gewenste vorm van de variatie van de brekingsindex in de vezels, lenzen en geïntergreerde optische elementen.

10 Een aantal methoden zijn bekend voor het produceren van gegradueerde brekingsindexprofielen in vezels, lenzen en geïntergreerde optische elementen. Een methode voor het produceren van gegradueerde brekingsindexprofielen in glas maakt gebruik van het zogenaamde proces van moleculair opvullen en is aangegeven in de 15 Amerikaanse octrooischriften 4.110.093 en 4.110.096. Bij deze werkwijze wordt gebruik gemaakt van poreus glazen voorvormen waarbij de poriën volledig gevuld zijn met een oplossing (opvulop-lossing genoemd) welke één of verscheidene indexwij zigende stoffen welke de brekingsindex van het materiaal verhogen waaruit de 20 poreus glazen voorvorm vervaardigd is. De variatie in de brekingsindex wordt geleverd door de gevulde voorvorm te weken in een oplossende oplossing (de opvulling verwijderende oplossing genoemd) welke vrij is van de wijzigende stof en welke een oplosbaarheid-grens heeft voor de wijzigende stof welke hoger is dan de concentra-25 tie van de wijzigende stof in de oplossing binnen de poriën. Hierdoor kan de wijzigende stof terug in het oplosmiddel defunderen en levert daardoor een verarmd gebied in de voorvorm waarbij de concentratie van de wijzigende stof continu varieert van een minimum naar een maximum op enige diepte in de voorvorm.

30 De boven beschreven diffusieproces in een enkele fase beperkt het soort bereikbare profielen en kan niet voldoende het gewenste parabolische profiel benaderen. Bruikbare profielen zijn bereikt geworden net behulp van het boven beschreven proces indien: a) Na het opvullen de voorvormen worden geweekt in water 35 van 100°C gedurende een tijd welke experimenteel wordt bepaald (15- 800 0 4 18 » f 3 45 min.) welke varieert in afhankelijkheid van de afmetingen van de poriën van het toegepaste poreuse glas.

b) De voorvorm wordt ondergedompeld in propanol van 0°C totdat neerslaan plaats heeft.

5 Goede parabolische profielen zijn betrouwbaar en repro duceerbaar te bereiken door de boven beschreven methode indien: 1) Onderzoekbewerkingen qp monsters te voren worden uitgevoerd cm de juiste ccnfoinatie van verwijderen van de opvulling en de neerslagti j den te bepalen en 10 2) Staven van glas met identieke poriënafmetingen worden gebruikt. Het is duidelijk dat de poriënafmeting afhangt van de samenstelling van het glas en de warmtebehandeling, meer in het bijzonder de verhittingstemperatuur en de ontlaattijd.

Een geringe verbetering van de kwaliteit van het profiel 15 en een vermindering van de varieerbaarheid van de tijden wordt bereikt door het volgende proces indien: a) Na het opvullen de voorvormen worden geweekt in water van 100°C gedurende ongeveer 10 minuten.

b) De voorvormen worden dan geweekt in een 40% ethanol-20 wateroplossing bij 70 C gedurende een experimenteel te bepalen tijd (15-60 min.).

c) De voorvormen worden ondergedompeld in propanol van 0°C totdat neerslaan plaats heeft.

De boven beschreven gewijzigde methode levert een weinig 25 hogere numerieke openingen, maar beide laatstgenoemde processen hebben het gebrek aan voldoende controle over de experimentele parameters en zijn te gevoelig voor de behandelingstij den. In beide gevallen variëren de tijden tot het neerslaan ten opzichte van de wekingstij den. Bovendien zullen bij lange voorvormen welke 30 gewoonlijk een lengte hebben van 30 cm tot 1 meter, de neerslagtijden verschillend zijn aan verschillende einden van de voorvormen hetgeen mogelijk leidt tot een variatie in het profiel langs de lengte van de voorvorm.

Daar cm beoogt de uitvinding gegradueerde indexprofielen 35 van nagenoeg parabolische aard te ontwikkelen in voorvormen gemaakt 800 0 4 16 4 door moleoulair opvullen.

De uitgevonden methode omvat het weken van een voorvorm met een poreuse matrix met onderling verbonden poriën in een opvul-oplossing welke tenminste één de index wijzigende stof bevat met 5 een bepaalde oplosbaarheid in de opvuloplossing voor een tijdsinterval cm de poriën te vullen met de oplossing met wijzigende stof, waarna de wijzigende stof wordt neergeslagen in ongeveer de volledige poreuse matrix, gevolgd door weken van de voorvorm in een oplosstof met een oplosbaarheid voor de wijzigingsstof welke lager is dan de 10 oplosbaarheid van de wijzigingsstof in de opvuloplossing gedurende een voldoende tijdsinterval om in hoofdzaak al de wijzigingsstof opnieuw te laten oplossen en cm diffusie te laten plaats hébben uit het poreuse matrix op zodanige wijze dat de concentratie van de wijzigingsstof afheemt als functie van de radiale afstand van de 15 centrale as, gevolgd door neerslaan van de wijzigingsstof in de poreuse matrix door verminderen van de temperatuur van de voorvorm tot een zodanig niveau dat de wijzigingsstof uit de oplossing wordt neergeslagen, waarna het oplosmiddel en indien noodzakelijk afvalproducten uit de voorvorm worden verwijderd en wordt verhit om de 20 voorvorm te consolideren om een glazen voorwerp te produceren met een gegradueerd brekingsindexprofiel van parabolische aard.

De oplosbaarheid van het oplosmiddel voor de wijzigingsstof is bij voorkeur tussen 0,5 en 0,9 van de oplosbaarheid van de wijzigingsstof in de opvuloplossing. De temperatuur van het 25 oplosmiddel is bij voorkeur tussen 55°C en 85°C in afhankelijkheid van het toegepaste oplosmiddel, bij voorkeur tussen 65°C en 75°C.

De weektijd is bij voorkeur tussen 10 en 180 min., bij voorkeur tussen 30 en 90 min. voor een voorvorm met een straal van 4 mm.

Het oplosmiddel kan water of alcohol met een laag soortelijk 30 gewicht (minder dan 5 koolstofatomsn) in water zijn. Het beste oplosmiddel is een mengsel van 20 tot 60% ethanol in water bij een temperatuur van ongeveer 70°C. Bij voorkeur is de weektijd niet minder dan 10 min. of overschrijdt de tijd nodig voor volledig oplossen van de wijzigingsstof met meer dan 20 min.

35 De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van 800 0 4 18 » 4 5 uitvoeringsvoorbeelden met betrekking tot de tekening.

Fig. 1 is een grafiek van het brékingsindexprofiel als functie van de radiale afstand voor een voorvorm welke behandeld is met het uitgevonden proces in vergelijking met een profiel van 5 werkelijk parabolische aard.

Fig. 2 toont verschillende brekingsindexprofielen als functie van de radiale afstand verkregen als functie van de weektijden welke gelijk of langer zijn dan de oplostijd van de wijzigingsstof bij een voorvorm welke geweekt is in een oplosmiddel bestaande uit 10 40% ethanol-water bij 70°C.

Fig. 3 toont de oplostijden verkregen bij een voorvorm welke geweekt is in verschillende oplosmiddelen als functie van de temperatuur.

Fig. 4 toont verschillende profielen als functie van de 15 radiale afstand, verkregen door weken van een voorvorm in een oplossing van 40% ethanol en water bij verschillende temperaturen.

Fig. 5 toont verschillende profielen als functie van de radiale afstand, verkregen door weken van een voorvorm in een waterige oplossing van oplosmiddel bij verschillende temperaturen.

20 Fig. 6 toont verschillende profielen als functie van de radiale afstand, verkregen door weken van een voorvorm in verschillende oplossingen van oplosmiddel bij 70°C.

Fig. 7 toont verschillende profielen als functie van de radiale afstand, verkregen wanneer wéken van een voorvorm is be-25 eindigd bij en een weinige minuten nadat volledig oplossen van de wijzigingsstof heeft plaats gehad bij gébruik van water als weék-oplossing.

Fig. 8 toont verschillende profielen als een functie van de radiale afstand bij voorvormen welke verschillende warmtebehande-30 lingen hébben ondergaan voorafgaand aan de behandeling volgens de uitvinding.

Fig. 9 is een andere grafiek van de brekingsindexprofielen als functie van de radiale afstand voor een voorvorm welke behandeld is volgens het uitgevonden proces vergeleken met een perfect para-35 bolisch profiel.

800 0 41? 6

Fig. 10 is een grafiek van de variatie van de concentratie van de wijzigingsstof in het geconsolideerde glas over de diameter van de voorvorm.

Bij het toepassen van de uitvinding wordt een poreus 5 glazen voorvorm met onderling verbonden poriën gebruikt. Dit poreuse glas is bij voorkeur een alkali borosilicaat glas gevormd door fasescheiding en logen als beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.938.974 en 4.110.093 en 4.110.096. Echter kunnen andere poreuse glazen voorvormen zoals beschreven in het Amerikaanse 10 octrooischrift 3.859.093 ook worden toegepast. De poreus glazen voorvorm wordt gevuld door weken in een oplossing welke één of meer de indexwij zigende stoffen bevat met een bepaalde oplosbaarheid in de opvuloplossing (40-90%) voor een voldoende tijd cm de poriën volledig te vullen. De oplossing kan bestaan uit water en de wijzigende 15 stof of stoffen alleen of in combinatie als beschreven in de

Amerikaanse octrooischriften 4.110.093 en 4.110.096 in het bijzonder Ge, Pb, Al, P, B, de alkali-metalen, de aardalkalimetalen en de zeldzame aarden in de vorm van oxyden, nitraten, carbonaten, acetaten, fosfaten, boraten, arsenaten, en andere zouten in gehy-20 drateerde of niet-gehydrateerde vorm. Bij voorkeur zijn de wijzigende stoffen Cs, Kb of K nitraten welke onafhankelijk of gezamenlijk worden gebruikt met Na, Bi, Sr of Pb.

Zodra de poriën van de voorvorm volledig zijn gevuld met wijzigende oplossing, wordt de wijzigende stof neergeslagen in de 25 poriën op ongeveer volledig gelijkmatige wijze. De wijzigende stof kan worden neergeslagen door hengen van de voorvorm in een oplosmiddel bij kamertemperatuur, bij voorkeur ongeveer 25°C gedurende een korte tijd, bij voorkeur ongeveer 15 sec., hoewel andere methoden voor het tot stand brengen van het neerslaan van de wijzigingsstof 30 ook mogelijk zijn, zoals wijzigen van de pH om de oplossing tot het punt van neerslaan, vervangen van het oorspronkelijke oplosmiddel door een oplosmiddel waarin de wijzigende stof minder oplosbaar is, toevoegen van een chemische stof in de oplossing welke reageert met de oorspronkelijke wijzigende stof cm een minder oplosbare 35 wijzigende stof te vormen, verdampen van een deel van het oorspronke- 800 0 4 18 ( t 7 lijke oplosmiddel zoals door drogen met lucht of een combinatie van de bovengenoemde technieken. Het oplosmiddel is bij voorkeur een nengsel van 40% ethanol en 60% water. Echter kan het oplosmiddel water, 20 tot 60% ethanol-water, propanol-water of methanol-water-5 mengsels zijn.

De voorvorm wordt vervolgens geweekt in een oplosmiddel met een oplosbaarheid voor de wijzigingsstof welke lager is dan de oplosbaarheid van de wijzigingsstof in de opvuloplossing gedurende een tijdsinterval welke voldoende is cm toe te staan dat de wijzigings- 10 stof in hoofdzaak volledig opnieuw oplost en uit de matrix diffundeert op zodanige wijze dat de concentratie van de wijzigingsstof radiaal afneemt van de centrale as van de voorvorm. De oplosbaarheid van het oplosmiddel is bij voorkeur tussen 0,5 en 0,9 van de oplosbaarheid van de wijzigingsstof in de opvuloplossing. De temperatuur van het 15 oplosmiddel is bij voorkeur tussen 55°C en 85°C in afhankelijkheid van het toegepaste oplosmiddel, bij voorkeur tussen 65°C en 75°C.

De weektijd bedraagt 10 a 180 min. en bij voorkeur 30 a 90 min., en tussen 45 en 90 min. voor een voorvorm met een radius van 4 irm.

*

Het oplosmiddel is bij voorkeur water of een alcohol met een laag 20 moluculair gewicht (minder dan 5 koolstof-atomen) in water. Bij voorkeur is de alcohol-ethanol of propanol en bij voorkeur bevat de oplossing 20 tot 60% ethanol in water. De weektijd dient niet minder dan 10 min. te zijn of dient de oplostijd t^ van de wijzigingsstof net 20 min. te overschrijden als aangegeven door een verandering 25 van het uiterlijk van de voorvorm vanaf ondoorzichtig naar helder.

Onder deze omstandigheden is t^ in het algemeen ongeveer 60 tot 70 min.

De voorvorm wordt tenslotte gevoerd in een oplosmiddel bij ongeveer 0°C cm uiteindelijk neerslaan van de wijzigingsstof te 30 veroorzaken. Bij voorkeur omvat het oplosmiddel 100% ethanol of 100% propanol.

Na het neerslaan van de wijzigingsstof wordt de voorvorm gedroogd en verhit tot 625°C waardoor de oplosmiddelen en de gasvormige afvalproducten van de wijzigingsstof worden verwijderd en de wijzigings-35 stof wordt geoxideerd. Door verder verhitten tot 835-850°C vindt 800 0 4 18 8 consolidatie plaats en levert een massieve voorvorm met een gegradueerd brekingsindexprofiel van nagenoeg parabolische aard.

De mate van onnauwkeurigheid van een uiteindelijk profiel vergeleken met het gewenste profiel kan worden uitgedrukt in 5 termen gemiddelde standaard deviatie van de genormaliseerde wortel (NRMSD) welke is gedefinieerd als de vierkantswortel van de standaard deviatie van de minste vierkante passing van het gemeten profiel jn(r) 3 ten opzichte van het gewenste profiel ]p(r)ca.^3, waarbij dan wordt genormaliseerd door het verschil in brekingsindex 10 tussen de maxima en minima van de ideale mathematische kromme als volgt: NRMSD = (r)ireas ~ n (r) cal<? >} ^ ^lax " ^min waarbij < betékent gemiddeld over alle metingen.

•,c Voorbeeld I

xo goj poreus glazen staaf met de nominale samenstelling in gew.% van 56,6% siliciumoxyde, 35,1% boriumoxyde, 3,4% natriumoxyde en 4,9% caliumoxyde werd met warmte behandeld bij 550°C gedurende 90 min. en geweekt in 68% CsNO^ wijzigingsstof bij 100°C gedurende drie uur. De staaf waarvan de poriën zijn gevuld met CsNO^ wijzigings- 20 oplossing werd dan gebracht in een 40% ethanol-wateroplossing bij 25°C gedurende 15 sec. cm het CsNO^ in de poriën te laten neerslaan.

De staaf werd vervolgens geweekt in een 40% ethanol-wateroplosmiddel bij een temperatuur van ongeveer 70°C gedurende een tijdsinterval om in het oplosmiddel volledig weer op te lossen hetgeen blijkt 25 door het heldere uiterlijk van de voorvorm (ongeveer 65 min.).

De staaf werd dan gébracht in een 100% ethanoloplossing bij 0°C

cm de wijzigingsstof te doen neerslaan, verhit om het oplosmiddel en afvalproducten te verwijderen en tenslotte verhit cm de voorvorm te consolideren. Een grafiek van de brekingsindexprofiel genormaliseerd 30 door de straal van de staaf is aangegeven in fig. 1 in vergelijking met een zuivere parabool. De genormaliseerde gemiddelde vierkante -2 deviatie bedroeg 4 x 10 .

De kleine discontinuïteiten in de profiel worden veroorzaakt doordat de poriën niet hcmogeen zijn.

35 Voorbeeld 2 80 0 0 4 18 * * 9

Het effect van een weektijd t welke toeneemt voorbij de oplostijd tj voor een monster met dezelfde nominale samenstelling als in voorbeeld 1 en verder behandeld als volgens voorbeeld 1 is aangegeven in fig. 2 en in de volgende tabel:

5 TABEL I

Wfeektijd t,^ Max» Index t - t, 10 sec. 1.4770 d t = t^ + 10 min. 21 min. 1.4780 t = tg + 20 min. 34 min. 1.4760 10 Het blijkt dat verlengen van de weektijd voorbij de oplostijd t^ bij toepassen van de bovengenoemde oplosmiddel en temperatuur weinig invloed heeft op de verkregen profielen. Bovendien is de uiteindelijke neerslagtijd t ^ veel korter dan t = t^.

Deze keuze heeft een goede reproduceerbaarheid en een aanzienlijke 15 intensiteit aan de weektijd voorbij het opnieuw oplossen van de kristallen van wijzigende stoffen.

Voorbeeld 3

De oplostijden voor verschillende oplosmiddelen bij twee verschillende temperaturen zijn aangegeven in fig. 3 en in 20 de volgende tabel 2 voor een monster met dezelfde nominale samenstelling als in voorbeeld 1 en overigens behandeld als in voorbeeld 1.

TABEL II

Oplosmiddel ^ 25 bij 70°C Water 30 min.

20% Ethanol 47 min.

40% Propanol 55 min.

40% Ethanol 68-78 min.

60% Ethanol 125 min.

30 bij 55°C Water 63 min.

20% Methanol 103 min.

40% Ethanol 180 min.

40% Methanol 193 min.

Indien t^ = a e dan voor water: a = 1.38 x 10 E/R = 5013 ^ voor 40% ethanol: a = 1.43 x 10 ^, E/R = 6872 80 0 0 4 18 10

De bovenstaande resultaten tonen aan dat kortere oplostijden worden verkregen bij een temperatuur van 70°C dan bij 45°C. Deze oplostijden zijn lang genoeg en kort genoeg voor industriële doeleinden.

5 Voorbeeld 4

De invloed van de oplostemperatuur op de aard van de uiteindelijke profielen voor oplosmiddelen bestaande uit 40% ethanol-water en 100% water is aangegeven in de fig. 4 en 5 en in de volgende tabel III voor monsters met dezelfde nominale 10 samenstelling als bij voorbeeld 1 en overigens behandeld als bij voorbeeld 1.

TABEL III

T1 Max. Index Profiel 40% ethanol-water 8Ö°C 1.4830 vlakke top 15 70°C 1.4810 parabolisch 55°C 1.4800 scherpe piek 100% water 70°C 1.4820 parabolisch 55°C 1.4750 scherpe piek 40°C 1.4685 laag parabolisch 20 Uit deze tabel blijkt dat de beste parabolische profielen met hoge numerieke openingen worden verkregen bij een temperatuur van ongeveer 70°C.

Voorbeeld 5

Fig. 6 toont dat wanneer de temperatuur bij het verwijderen 25 van het opvulmiddel 70°C is en t = t^, water, 40% propanol-water en 40% ethanol-water oplosmiddelen goede profielen leveren. De uit 40% methanol-water bestaande oplossing levert een lagere brekings-indexprofiel doordat zijn kookpunt beneden 70°C is gelegen. Het monster heeft dezelfde nominale samenstelling als bij voorbeeld 1 30 en werd overigens behandeld als volgens voorbeeld 1.

Voorbeeld 6

Verwijderen van opvoermiddel in water blijkt echter zeer gevoelig te zijn voor de weektijd voorbij het oplossen van de 80 0 0 4 : s * * 11 kristallen van wijzigingsstof als is aangegeven in fig. 7 en de volgende tabel 4 voor een monster met dezelfde nominale samenstelling als in voorbeeld 1 en overigens behandeld als volgens voorbeeld 1.

TABEL IV

5 Wéektijd t^L Max. Index t = t j 10 sec. 1.4810 d t = t. + 5 min. 24 min. 1.4770 d t = t, + 10 min. 22 min. 1.4740 d

Daarom wordt water niet aanbevolen als oplosmiddel tenzij 10 andere redenen dat noodzakelijk maken. Indien water wordt gébruikt, dient te worden gezorgd om het weken snel te eindigen na het oplossen van de kristallen van wijzigingsmiddel.

Whnneer vele voorvormen tezamen worden behandeld, verdient het de voorkeur dat zij met dezelfde diameter worden gekozen cm de- 15 zelfde t, te verkrijgen. Dan dient de weektijd tenminste 1-3 min. d voorbij t^ te reiken cm volledig oplossen van de kristallen in alle staven te verzekeren. Het is mogelijk cm rekening te houden met verschillen in diameter door de volgende samenhang: t· = tjkj2 20 waarbij t is de weektijd voor een staaf met een straal r en t' de weektijd voor een staaf met een straal r'. Al de genoemde tijden hebben betrekking op een staaf met een straal van 4 m en dienen te worden aangepast aan de straal van de betrokken staaf.

25 De neerslagtijd na het profileren t^_ wordt het best geregeld wanneer de weektijd gelijk is aan de oplostijd. Bijvoorbeeld is, indien t = t^, de neerslagtijd na het profileren altijd 10 sec. als aangegeven in de tabellen I en 17. Bovendien kan, wanneer de weektijd voorbij het oplossen groot is, neerslaan na het profileren 30 niet tegelijkertijd plaats hébben langs de as van de voorvorm waardoor mogelijk problemen ontstaan ten aanzien van de uniformiteit.

Metingen hébben aangegeven dat de coëfficiënt voor diffusie van CsNO^ als wijzigingsstof in een mengsel van 40% ethanol-water heel laag is bij 70°C en daardoor zullen kleine verschillen in de weektijd 800 0 4 18 12 de profielen niet veranderen.

Het oplosmiddel toegepast voor het uiteindelijk neerslaan kan hetzij ethanol of propanol bij 0°C zijn zonder verschil. Teneinde het oppervlak van de voorvomt volledig van wijzigende stof vrij 5 te maken, verdient het de voorkeur om de volgende extra behandelings-fasen toe te passen: a) Weken van de voorvormen in 100% ethanol of propanol oplosmiddel totdat hun temperatuur in evenwicht is bij 0°C en totdat het oplosmiddel grondig in de poriën is gediffundeerd.

10 b) De voorvormen weken in methanol van 20°C (kamertempera tuur) totdat een zeer dunne bekleding verschijnt (te zien door een optische microscoop).

c) Tot 0°C koelen in methanol.

d) Terugkeren naar het oplosmiddel van 100% ethanol of 15 propanol gedurende zestien uur voorafgaand aan het drogen. Bij deze laatste fase kan methanol bij 0°C worden gébruikt als oplosmiddel indien nauwkeurig erop wordt gelet dat een lange weektijd wordt vermeden. In de bovenstaande procedure kan een willekeurige alcohol met een laag oplossend vermogen (ongeveer 0,3 gr/100 ml 20 oplossing) worden gebruikt in plaats van methanol. Mengsels van 85% ethanol of propanol in water kunnen ook worden gébruikt.

Voorbeeld 7

Ook is gebleken dat de omstandigheden voor warmtebehandeling voor het bereiden van poreus glas het profiel een weinig beïnvloeden. 25 Fig. 8 en de volgende tabel V tonen dat wanneer de microstructuur is ontwikkeld tot een grotere afmeting door langere warmtebehandelingen, het profiel een lagere maximale index heeft maar nog altijd een goed parabolisch profiel. De voorvormen hebben dezelfde nominale samenstelling als volgens voorbeeld 1 en werden overigens behandeld als 30 volgens voorbeeld 1.

TABEL V

Warmtebehandeling tijd (uur) Max. Index 550°C 1.5 1.5825 550¾ 2 1.4820 35 550°C 4 1.4790 525¾ 8 1.4810 525°C 16 1.4770 80 0 0 4 18 * * 13

Terwijl er enig verschil is in de maximale index, is het van belang op te merken dat in tegenstelling tot processen in één fase, de uitgevonden methode een goede parabolische profiel levert onafhankelijk van de afmeting van de poriën in het glas.

5 Voorbeeld 8

Een poreus glazen staaf werd geweekt volgens voorbeeld 1.

De staaf waarvan de poriën zijn gevuld met een oplossing met CsNOg als wijzigingsstof werd vervolgens ondergedcrapeld in water met kamertemperatuur gedurende 15 sec. cm het neerslaan van de 10 wijzigingsstof tot stand te brengen. De staaf werd dan geweekt in een oplossing van 3,9 Molair van NaNO^ in water bij 70°C. De neergeslagen wijzigingsstof loste op in 83 min. De staaf werd vervolgens gewassen in water bij 70°C gedurende 30 sec. en geweekt in propanol met een temperatuur van 0°C gedurende 16 uur. Het voor de tweede keer 15 neerslaan heeft plaats in 10 sec. na de overdracht naar het propanol.

De staaf werd vervolgens verhit cm het oplosmiddel en afvalproducten te verwijderen en vervolgens verhit cm de staaf te consolideren.

Een grafiek van het verkregen indexprofiel is aangegeven in fig. 9 en vergeleken met een perfecte parabool. De berekende NRMSD bedroeg _2 20 2 x 10 . Fig. 10 toont een grafiek van de variatie in de concentra tie van Cs, Na en Si in het geconsolideerde glas over een diameter gemeten door een electronenmicrcmons ter.

De voorvorm kan vervolgens worden verhit cm de voorvorm week te maken en volgens bekende praktijk worden getrokken om een 25 vezel te maken voor optische communicatie of cm een staaf te maken met een diameter van 1-3 mm voor andere toepassingen.

Cm het voorgaande samen te vatten is de uitgevonden werkwijze superieur aan de bekende werkwijzen cm de volgende redenen: 1) De werkwijze levert goede parabolische profielen met 30 hoge numerieke openingen.

2) Een uniforme uiteindelijke neerslag heeft plaats over de lengte van de voorvorm.

3) Neerslagtijden zijn voorspelbaar.

4) Er is minder afhankelijkheid van de vorm van de 35 profielen ten aanzien van de afmeting van de poriën in het glas.

80 0 0 4 18 14 5) De vorm van de profielen is minder gevoelig ten aanzien van de neerslagtijd. De door de uitgevonden werkwijze verkregen profielen leveren matige tot hoge numerieke openingen (0,22-0,28) en passen beter in parabolische voxmen dan de bekende processen 5 met één fase.

800 0 418

Claims

1. Werkwijze voor het produceren van een glazen voorwerp met een gegradueerd brekingsindexprofiel met een bijna parabolische aard, gekenmerkt door: a) weken van een voorvorm met een poreuse matrix met 5 onderling verbonden poriën in een opvuloplossing welke tenminste één de brekingsindex wijzigende stof bevat met een bepaalde oplosbaarheid in de opvuloplossing gedurende een tijdsinterval cm de poriën te vullen met de oplossing met wijzigende stof? b) neerslaan van de wijzigende stof in de poreuse matrix 10 op ongeveer uniforme indringende wijze? c) weken van de voorvorm in een oplosmiddel met een oplosbaarheid voor de wijzigende stof welke lager is dan de bepaalde oplosbaarheid van de wijzigende stof in de opvuloplossing gedurende een tijdsinterval welke 'voldoende is cm in hoofdzaak al de wijzigende 15 stof opnieuw te laten oplossen en cm diffunderen uit de poreuse matrix te laten plaats hébben qp zulk een wijze dat de concentratie van de wijzigende stof afneemt als functie van de radiale afstand van de centrale as? d) neerslaan van de wijzigende stof in de poreuse matrix 20 door verminderen van de temperatuur van de voorvorm tot een zodanig niveau dat de wijzigende stof uit de oplossing wordt neergeslagen? e) verwijderen van het oplosmiddel en indien noodzakelijk afvalproducten uit de voorvorm? f) verhitten cm de voorvorm te consolideren cm een glazen 25 voorwerp te vormen met een gegradueerde brekingsindexprofiel van parabolische aard.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de oplosbaarheid van het oplosmiddel voor de wijzigende stof in de fase (c) is gelegen tussen 0,5 tot 0,9 van de bepaalde oplosbaar-30 heid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de temperatuur van het oplosmiddel in fase (c) is gelegen tussen 55°C en 85°C.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de 800 0 4 18 Λ weéktijd in de fase (c) is gelegen tussen 10 en 180 min.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, gékenmerkt doordat de wijzigende stof in de fase (b) wordt neergeslagen in een oplosmiddel.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat het 5 oplosmiddel in de fase (c) alcohol is met een laag moluculair gewicht net minder dan vijf koolstof atomen in water.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, gékenmerkt doordat het oplosmiddel ethanol of propanol in water is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, gekenmerkt doordat het 10 oplosmiddel 20 tot 60% ethanol in water is.

9. Werkwijze volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat de temperatuur van het oplosmiddel gelegen is tussen 65 en 75°C.

10. Werkwijze volgens conclusie 4, gekenmerkt doordat de weektijd is gelegen tussen 30 en 90 minuten. 15

11. Wèrkwijze volgens conclusie 10, gékenmerkt doordat de weéktijd is gelegen tussen 45 en 90 minuten.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, gékenmerkt doordat de weéktijd niet minder is dan de oplostijd van het wijzigingsmiddel ten bedrage van 10 minuten en niet langer is dan deze oplostijd 20 ten bedrage van 20 min.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat het oplosmiddel in de fase (d) ethanol of propanol is.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, gékenmerkt doordat de voorvorm wordt geweekt in het oplosmiddel volgens de fase (d) totdat 25 zijn temperatuur het evenwicht heeft bereikt bij 0°C en totdat het oplosmiddel grondig is gedifïfcdeerd in de poreuse matrix waarna de voorvorm wordt geweekt in een oplosmiddel met een oplosbaarheid van ongeveer 0,3 gr/100 ml oplossing bij kamertemperatuur totdat een dunne bekleding ontstaat, gevolgd door afkoelen van de oplossing 30 tot ongeveer 0°C en terugvoeren van de voorvorm naar het oplosmiddel volgens de fase (d) voor gedurende 16 uur.

15. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door verhitten van het glazen voorwerp cm het wéék te maken en het tot een draad te trékken.

16. Werkwijze volgens conclusie 1, gékenmerkt door verhitten 80 0 0 4 18 * van het glazen voorwerp om het week te maken en het tot een draad te trekken met een diameter van 1-3 irm. 800 04 18 1$ Verbetering van errata in de beschrijving behorende bij de octrooiaanvrage no. 8OOOU18 Ned. voorgesteld door aanvrager dd. 29 januari 1980 pagina regel 32; "niet" schrappen " 33; vervangen door "binnen het bereik tussen 10 min. minder dan en 20 min. meer dan de tijd nodig voor volledig op-" 5 "3^; "met meer dan 20 min." schrappen. pagina 5, regel 22; na "bij" toevoegen "55 tot" pagina 6, regel 13; schrappen "(^0-90#)" 10 " 1U; na "vullen" toevoegen "De bepaalde oplosbaarheid van de ene of verscheidene de brekingsindex wijzigende stoffen is bij voorkeur tussen ho en 90 gew,$" " 22; na "Pb" toevoegen "nitraten". 15 pagina 7» regel 22; "niet minder" schrappen " 23; tot "de" vervangen door "te liggen binnen het bereik van 10 min. minder dan en 20 min, meer dan" 20 " 2U; tot "als" schrappen. pagina 8, regel 2U; de wijzigingsstof i.p.v. in het oplosmiddel pagina 9» regel 19; vier i.p.v. twee 25 " 20; na "tabel 2" toevoegen "bij twee van de temperar- turen". pagina 10, regel 26; "De uit" vervangen door "Fig. 6 toont ook dat wanneer de temperatuur bij het verwijderen van het 30 opvulmiddel 55°C en t=t^ is, een uit" " 27; "levert" vervangen door "met een kookpunt beneden 80 0 0 4 18 t (9 TO°C" pagina 10, regel 28; "doordat ...... gelegen" vervangen door "levert" 32; opvulmiddel i.p.v. opvoermiddel 5 pagina 16, regel 1 ; na "fase c" vervangen door "voor een staaf met een straal r' mm is gelegen tussen 10 ( ) en 180 (r )2min." r " 1U; "en 90" vervangen door (r )2 en 90 (r )2 io r r " 16; "en 90" vervangen door (r }2 en 90 (r )2 T T " 18; "niet minder" vervangen door "is gelegen binnen het bereik tussen 10 min. minder dan en 20 min. 15 x meer. " 19 en 20 schrappen, i' 80 0 0 4 1 8