Устройство для получения геля диоксида кремния

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ(71) Заявители Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Открытое акционерное общество Коралл(72) Авторы Плющ Борис Васильевич Гайшун Владимир Евгеньевич Овчаров Александр Михайлович Беднюк Олег Николаевич Косенок Янина Александровна(73) Патентообладатели Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Открытое акционерное общество Коралл(57) 1. Устройство для получения геля диоксида кремния, включающее форму, имеющую плоское пористое основание, отличающееся тем, что дополнительно содержит герметичный корпус с крышкой, основание которого выполнено в виде воронки, перфорированную решетку с дренажной сеткой, формовочную рамку со сквозным отверстием, снабженную 94082013.08.30 резиновой прокладкой, последовательно установленные внутри герметичного корпуса на воронке, устройство подачи сжатого воздуха, соединяемое с крышкой корпуса, устройство создания вакуума в воронке, сборник воды, соединенный с воронкой, при этом плоское пористое основание размещено между дренажной сеткой и резиновой прокладкой формовочной рамки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что форма сквозного выреза формовочной рамки соответствует форме пластины кварцевого стекла, получаемой из геля.(56) 1.2141928 1, МПК 603 8/02, 1999. 2.1749185 1, МПК 03 8/02, 1992. 3.9277 1, МПК 03 8/02, 2007 (прототип). Полезная модель относится к устройству для получения геля диоксида кремния зольгель способом и может найти применение в микроэлектронике, оптической и электронной промышленности при производстве кварцевого стекла для подложек фотошаблонов, оптических элементов, плоских окон и смотровых стекол. Традиционно при получении геля диоксида кремния приготовленный золь диоксида кремния заливают в форму и выдерживают в ней до образования геля. Для получения пластины кварцевого стекла полученный в форме гель сушат, а затем спекают его до состояния кварцевого стекла. При получении геля существенное влияние оказывает скорость образования и равномерность его структуры по всему полю пластины, что, в свою очередь, оказывает влияние на выход годных пластин. Известно устройство для получения геля диоксида кремния, применяемое при осуществлении способа производства монолитного кварцевого стекла с использованием зольгель процесса, включающее форму для золя, в которой он превращается в гель, изготовленную из тефлона, состоящую из верхней части, нижней части, внешней трубчатой части и центрального стержня 1. В известной форме полученное монолитное стекло имеет трубчатую форму. Трубчатый гель требует специальных устройств для сушки, обеспечивающих особые климатические условия для сушки в целях исключения образования трещин. Поскольку в известном способе гель получают химическим способом, изменяязоля, вода остается в образованном геле. В результате время сушки геля значительно увеличивается и составляет до нескольких суток. Кроме того, в течение образования от геля до кварцевого стекла происходит усадка (до 3 раз). Для того чтобы получить из него плоскую пластину кварцевого стекла, необходимо выполнить следующие действия разрезать продольную трубу на сегменты, выровнять сегменты кварцевого стекла при высокой температуре ( 1300 С) под воздействием груза,выполненного из жаростойкого материала. Кроме того, в известном устройстве форма для заливки золя изготовлена из тефлона,крупноразмерные заготовки которого являются дорогостоящим, дефицитным материалом. Указанные недостатки делают невозможным использование известного устройства для получения геля диоксида кремния. Известно устройство для получения геля диоксида кремния, применяемое при осуществлении способа получения кварцевого стекла, включающее выполненный из полипропилена контейнер со съемными крышками, одна из которых сплошная, а другая перфорированная с площадью отверстий 50 от общей площади крышки 2. Недостаток известного устройства заключается в том, что съемные крышки требуют дополнительных мероприятий по их герметизации с корпусом контейнера. Особенно это 2 94082013.08.30 актуально для нижней сплошной крышки. Верхняя перфорированная крышка должна предотвращать трещинообразование в геле, но в итоге очень удлиняется сам процесс сушки. Кроме того, процесс сушки геля в контейнере препятствует быстрому возвращению его в технологический процесс. В результате происходит значительная усадка от геля до кварцевого стекла. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для получения геля диоксида кремния, включающее форму, имеющую плоское пористое основание 3. При этом плоское пористое основание выполнено из гидрофильного проницаемого материала, а прилегающие к нему стенки выполнены из гидрофобного непроницаемого и нерастворимого в воде материала. Недостатком известного устройства является то, что в данном устройстве процесс гелеобразования происходит самопроизвольно. Получение из золя геля и его сушка требует больших затрат времени. Кроме того, в процессе получения геля происходят значительные усадки от геля к ксерогелю - 1,2 раза, от ксерогеля до кварцевого стекла - 1,5 раза. Более того, при последующем изготовлении пластин кварцевого стекла заданного размера и определенной формы имеют место большие потери (до 50 ). Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании устройства для получения геля диоксида кремния, обеспечивающего возможность получения высококачественных размерных пластин из кварцевого стекла. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении скорости получения геля, сокращении времени сушки и равномерности его структуры по всему полю пластины, и, кроме того, в удешевлении процесса получения кварцевого стекла. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для получения геля диоксида кремния, включающее форму, имеющую плоское пористое основание, дополнительно содержит герметичный корпус с крышкой, основание которого выполнено в виде воронки, перфорированную решетку с дренажной сеткой, формовочную рамку со сквозным отверстием, снабженную резиновой прокладкой, последовательно установленные внутри герметичного корпуса на воронке, устройство подачи сжатого воздуха, соединяемое с крышкой корпуса, устройство создания вакуума к воронке, сборник воды, соединенный с воронкой, при этом плоское пористое основание размещено между дренажной сеткой и резиновой прокладкой формовочной рамки. Кроме того, форма сквозного выреза формовочной рамки соответствует форме пластины кварцевого стекла, получаемой из геля. В отличие от прототипа, заявляемая полезная модель содержит новые дополнительные элементы и связи между ними. Заявляемая полезная модель устройства для получения диоксида кремния поясняется фигурами. Фиг. 1 - схематически изображена заявляемая полезная модель. Фиг. 2 - формовочная рамка с различными формами сквозного отверстия (а, б, в, г). Устройство для получения геля диоксида кремния содержит герметичный корпус 1 с крышкой 2, основание которого выполнено в виде воронки 3, соединительные элементы 4,сборник воды 5, устройство создания вакуума 6, устройство подачи сжатого воздуха 7. На воронке 3 внутри корпуса 1 последовательно размещены перфорированная решетка 8 с дренажной сеткой 9, плоское пористое основание 10, резиновая прокладка 11, формовочная рамка со сквозным отверстием 12. Воронка 3 и установленная на ней перфорированная решетка 8 образуют полость. В крышке 2 корпуса 1 выполнено отверстие для соединения с устройством подачи сжатого воздуха 7. Сборник воды 5 через соединительные элементы 4 соединен с устройством создания вакуума 6, например, вакуумным насосом. 3 94082013.08.30 Устройство подачи сжатого воздуха 7, например компрессор, соединено посредством соединительных элементов 4 с крышкой 2. Резиновая прокладка 11 выполнена по форме формовочной рамки со сквозным отверстием 12 и жестко соединена с ней. Форма сквозного отверстия формовочной рамки 12 соответствует размерам и форме будущей плоской пластины кварцевого стекла, получаемой из геля диоксида кремния. Сборник воды 5 имеет сливной кран 13. Сборник воды 5 и герметичный корпус 1 снабжены прибором для измерения давления манометром 14. Устройство для получения геля диоксида кремния работает следующим образом. Приготовленный золь диоксида кремния заливают в формовочную рамку со сквозным отверстием 12, закрывают крышку 2. Устройство подачи сжатого воздуха 7 подает сжатый воздух в корпус 1, обеспечивая давление на золь диоксида кремния, и/или устройство создания вакуума 6 создает вакуум в воронкообразной части 3 корпуса 1. Вода, содержащаяся в золе диоксида кремния, выдавливается из золя, проходит через пористое основание 10, дренажную сетку 9 и перфорированную решетку 8 и поступает в сборник воды 5. Процесс обезвоживания золя осуществляют до образования геля. Снимают крышку 2, извлекают твердый гель, форма и размеры которого соответствуют размерам и форме будущей пластине кварцевого стекла. Полученный гель диоксида кремния сушат, а затем спекают его до состояния кварцевого стекла. Процесс создания вакуума и давления в корпусе 1 контролируют показаниями манометров 14. Собравшуюся воду в сборнике воды 5 сливают через сливной кран 13. Использование заявляемой полезной модели устройства для получения геля диоксида кремния обеспечивает повышение скорости его образования за счет удаления воды из золя диоксида кремния, сокращает время последующей сушки геля в 2 и более раза, повышает однородность структуры по всему полю пластины, уменьшает конечную усадку геля до кварцевого стекла и позволяет получать плоские пластины кварцевого стекла заданных размеров и форм. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4