JPH02248331A - シリカガラスの製造法 - Google Patents
シリカガラスの製造法Info
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- JPH02248331A JPH02248331A JP1069974A JP6997489A JPH02248331A JP H02248331 A JPH02248331 A JP H02248331A JP 1069974 A JP1069974 A JP 1069974A JP 6997489 A JP6997489 A JP 6997489A JP H02248331 A JPH02248331 A JP H02248331A
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光学用、半導体工業用、電子工業用。
理化学用等に使用されるシリカガラスの製造法に関する
。
。
（従来の技術）
シリカガラスは耐熱性、耐食性および光学的性質に優れ
ていることから、半導体の製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバやＩＣ製造用フォトマスク
基板、ＴＰＴ基板などに使用され、その用途はますます
拡大されている。
ていることから、半導体の製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバやＩＣ製造用フォトマスク
基板、ＴＰＴ基板などに使用され、その用途はますます
拡大されている。
従来のシリカガラスの製造法には、天然石英を電気炉ま
たは酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケイ
素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方
法があるが１いずれの方法も製造工程に２０００℃ある
いはそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギー
を消費し、また製造時にそのような高温に耐える材料が
必要であり、また高純度のものが得にくいなど経済的。
たは酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケイ
素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方
法があるが１いずれの方法も製造工程に２０００℃ある
いはそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギー
を消費し、また製造時にそのような高温に耐える材料が
必要であり、また高純度のものが得にくいなど経済的。
品質的にいくつかの問題点をもっている。
これに対し、近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラス
を低温で合成する方法が注目されている。
を低温で合成する方法が注目されている。
その概要を簡単に述べる。
一般式Ｓ ｉ （ＯＲ） ａ （Ｒ：アルキル基）で
表わされるシリコンアルコキシド（本発明に於いては、
その重縮合物を含む）５例えば（ＲＯ）ｓｓｔ（ＯＳ
ｉ （ＯＲ）ｇｌ 、・ＯＳ ｉ （ＯＲ）ｓ（ｎ＝
０〜８．Ｒ：アルキル基）に水（アルカリまたは酸でｐ
Ｈを調整してもよい）を加え、加水分解し、シリカヒド
ロシル（本発明に於いてはシリカゾルという）とする、
この時、シリコンアルコキシドと水が均一な系となる様
、一般には溶媒として適当なアルコールが添加されてい
る。このシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添加等に
よってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥することに
よりシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲
気中で焼結することによりシリカガラスを得る。
表わされるシリコンアルコキシド（本発明に於いては、
その重縮合物を含む）５例えば（ＲＯ）ｓｓｔ（ＯＳ
ｉ （ＯＲ）ｇｌ 、・ＯＳ ｉ （ＯＲ）ｓ（ｎ＝
０〜８．Ｒ：アルキル基）に水（アルカリまたは酸でｐ
Ｈを調整してもよい）を加え、加水分解し、シリカヒド
ロシル（本発明に於いてはシリカゾルという）とする、
この時、シリコンアルコキシドと水が均一な系となる様
、一般には溶媒として適当なアルコールが添加されてい
る。このシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添加等に
よってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥することに
よりシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲
気中で焼結することによりシリカガラスを得る。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、ゾル−ゲル法にょるシリカガラスの製造にはま
だ未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥してい
く過程でゲルにクランクや割れが発生し易く、クランク
や割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り良
く製造することが困難となることである。
だ未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥してい
く過程でゲルにクランクや割れが発生し易く、クランク
や割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り良
く製造することが困難となることである。
本発明はクランクや割れの発生することのないシリカガ
ラスの製造法を提供するものである。
ラスの製造法を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造法に
於て、ゾル調製時に、ポリビニルとロリドンを添加する
ことを特徴とするものである。
於て、ゾル調製時に、ポリビニルとロリドンを添加する
ことを特徴とするものである。
本発明において、シリコンアルコキシドのアルキル基に
ついて、特に制限はないが、加水分解のし易さ、ゲル化
時間の点から、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが好
ましい、シリコンアルコキシドに水又は水とアルコール
の混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成させ
る際。
ついて、特に制限はないが、加水分解のし易さ、ゲル化
時間の点から、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが好
ましい、シリコンアルコキシドに水又は水とアルコール
の混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成させ
る際。
アルコール、又は水とアルコールの混合溶液にあらかじ
めポリビニルピロリドンを添加、均一に溶解させておく
。
めポリビニルピロリドンを添加、均一に溶解させておく
。
ポリビニルピロリドンとしては、水と相溶性のある有機
溶媒に溶解するものが望ましい。
溶媒に溶解するものが望ましい。
添加するポリビニルピロリドンの分子量は、ポリビニル
ピロリドンをアルコール、又は水とアルコールの混合溶
液にあらかじめ添加、均一に溶解させておく点等を考慮
して選定される。
ピロリドンをアルコール、又は水とアルコールの混合溶
液にあらかじめ添加、均一に溶解させておく点等を考慮
して選定される。
添加するポリビニルピロリドンの量は用いるシリコンア
ルコキシドの種類等、及び加水分解速度によって適宜調
整する。
ルコキシドの種類等、及び加水分解速度によって適宜調
整する。
水と共に加える触媒は、塩基、酸等特に制限しないが、
ゲル化時間、また得られる乾燥ゲルの焼結のし易すさの
点から塩基の方が好ましい結果が得られる。水と共に加
えるアルコールについては特に制限しないが、水、アル
コキシドの両者に対する溶解性の点より、メチルアルコ
ール、エチルアルコール、ｌ−プロピルアルコール、２
−プロピルアルコール等のアルコール類を使用するのが
好ましい。
ゲル化時間、また得られる乾燥ゲルの焼結のし易すさの
点から塩基の方が好ましい結果が得られる。水と共に加
えるアルコールについては特に制限しないが、水、アル
コキシドの両者に対する溶解性の点より、メチルアルコ
ール、エチルアルコール、ｌ−プロピルアルコール、２
−プロピルアルコール等のアルコール類を使用するのが
好ましい。
シリコンアルコキシド、溶媒、水及びポリビニルピロリ
ドンは生成するゾルをできる限り均一なものとするため
にスター５などを用いてよく混合する。また、超音波を
照射してもよい、ゾル調製時にシリカの微粒子を加えて
もよい。
ドンは生成するゾルをできる限り均一なものとするため
にスター５などを用いてよく混合する。また、超音波を
照射してもよい、ゾル調製時にシリカの微粒子を加えて
もよい。
シリカガラスは、上記のようにして調製したシリカゾル
をシャーレ等の容器に移し、室温〜７０ｔ’に保って、
ゲル化し１次いで室温以上の温度で数週間乾燥して、乾
燥ゲルとし、更に公知の方法。
をシャーレ等の容器に移し、室温〜７０ｔ’に保って、
ゲル化し１次いで室温以上の温度で数週間乾燥して、乾
燥ゲルとし、更に公知の方法。
例えば、空気中で１０００〜１４０（ｌに昇温しで焼結
することにより得られる。
することにより得られる。
（作用）
ポリビニルピロリドンの添加効果の原因については、詳
細は不明であるが、ゾル中でのシリカ微粒子の生成の制
御、ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間の結合、乾燥過
程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄与し、ゲルの大
形化が可能となったものと考えられる。
細は不明であるが、ゾル中でのシリカ微粒子の生成の制
御、ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間の結合、乾燥過
程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄与し、ゲルの大
形化が可能となったものと考えられる。
実施例 １
３モルのメチルアルコールにポリビニルピロリドンを７
．６ｇ充分に溶解させた後、３モルの水とｏ、 ｏ ｏ
ｏ ｓモルのコリンを混合した。得られた溶液を１モ
ルのシリコンメトキシド（Ｓｉ （ＯＣＨｓ） ａ）に
ゆっくりと加え、さらに充分混合しシリカゾルを得た。
．６ｇ充分に溶解させた後、３モルの水とｏ、 ｏ ｏ
ｏ ｓモルのコリンを混合した。得られた溶液を１モ
ルのシリコンメトキシド（Ｓｉ （ＯＣＨｓ） ａ）に
ゆっくりと加え、さらに充分混合しシリカゾルを得た。
これをテフロンでコーティングした直径１５０ｍ−のガ
ラス製シャーレに入れ、アルミ箔で密封し、室温でゲル
化した。その後、蓋に孔を開け、５０℃の恒温槽中で２
週間乾燥し、その後１２０℃の恒温槽に移して１日乾燥
して、直径約１２０−一の乾燥ゲルを得た。こうして得
られた乾燥ゲルのかさ密度は約０．６ｇ／ｃ−であり、
タラソりや割れは全くなかった。
ラス製シャーレに入れ、アルミ箔で密封し、室温でゲル
化した。その後、蓋に孔を開け、５０℃の恒温槽中で２
週間乾燥し、その後１２０℃の恒温槽に移して１日乾燥
して、直径約１２０−一の乾燥ゲルを得た。こうして得
られた乾燥ゲルのかさ密度は約０．６ｇ／ｃ−であり、
タラソりや割れは全くなかった。
得られたゲルを空気中１２００℃まで加熱焼結したとこ
ろクランクや割れのない直径約８０１．厚さ５−一の）
３明なシリカガラスが得られた。このシリカガラスは分
析の結果、市販のシリカガラスと一致した。
ろクランクや割れのない直径約８０１．厚さ５−一の）
３明なシリカガラスが得られた。このシリカガラスは分
析の結果、市販のシリカガラスと一致した。
実施例 ２
ポリビニルピロリドン３．０ｇを３モルのメチルアルコ
ールに充分に溶解させた後、３モルの水。
ールに充分に溶解させた後、３モルの水。
０、０００５モルのコリンとを混合した。以下実施例１
と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲ
ルにはクランクや割れは全くなかった。
と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲ
ルにはクランクや割れは全くなかった。
実施例 ３
ポリビニルピロリドン１５．２ ｇを３モルのメチルア
ルコールに充分に溶解させた後、３モルの水。
ルコールに充分に溶解させた後、３モルの水。
０．０００５モルのコリンとを混合した。以下実施例１
と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲ
ルにはクランクや割れは全くなかった。
と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲ
ルにはクランクや割れは全くなかった。
実施例４
ポリビニルピロリドン１０．８ｇを３モルのメチルアル
コールに充分に溶解させた後、３モルの水と０．０００
５モルのコリンを混合した。得られた溶液を１モルのシ
リコンメトキシドの重縮合物（（ＣＩＩｚ Ｏ） ３Ｓ
ｊ・ （０・Ｓｉ（ＯＣＨ３）ア）・ＯＳ ｉ （
ＯＣＨｓ Ｌｌにゆっくりと加え、さらに充分混合しシ
リカゾルを得た。以下実施例１と同様の操作を行って乾
燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルにはクランクや割れは
全くなかった。
コールに充分に溶解させた後、３モルの水と０．０００
５モルのコリンを混合した。得られた溶液を１モルのシ
リコンメトキシドの重縮合物（（ＣＩＩｚ Ｏ） ３Ｓ
ｊ・ （０・Ｓｉ（ＯＣＨ３）ア）・ＯＳ ｉ （
ＯＣＨｓ Ｌｌにゆっくりと加え、さらに充分混合しシ
リカゾルを得た。以下実施例１と同様の操作を行って乾
燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルにはクランクや割れは
全くなかった。
（発明の効果）
本発明によれば、タラワクや割れのない大形のシリカガ
ラスをゾル−ゲル法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく。
ラスをゾル−ゲル法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく。
形状も板状、棒状、管状等のいずれでも製造できる。
また８本発明によればシリカガラスは従来より安価に製
造できるため、従来から使用されてきたＩＣ製造用フォ
トマスク基材等の分野はもちろん。
造できるため、従来から使用されてきたＩＣ製造用フォ
トマスク基材等の分野はもちろん。
Claims (1)
- １、シリコンアルコキシドを加水分解してシリカゾルと
し、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルとし、次いで焼
結するシリカガラスの製造法に於て、シリコンアルコキ
シドを加水分解してシリカゾルとする段階で、ポリビニ
ルピロリドンを添加することを特徴とするシリカガラス
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069974A JPH02248331A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | シリカガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069974A JPH02248331A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | シリカガラスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248331A true JPH02248331A (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=13418141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1069974A Pending JPH02248331A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | シリカガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248331A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345519A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 液相からのガラスの製造方法 |
| US20140031452A1 (en) * | 2011-01-31 | 2014-01-30 | Thomas Gerber | Silicic acid condensates having a low degree of cross-linking in a polymer matrix |
| JP2018177617A (ja) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | 学校法人神奈川大学 | シリカ含有微粒子の製造方法、基材の表面に対するコーティング施工方法、及びゾルゲル反応用触媒 |
Citations (3)
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| JPS609163Y2 (ja) * | 1980-05-27 | 1985-04-02 | 積水化成品工業株式会社 | プラスチツク発泡体製コンテナ |
| JPS62159450U (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-09 | ||
| JPS63158858U (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-18 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1069974A patent/JPH02248331A/ja active Pending
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