JP2002173314A - 高純度コロイダルシリカ及び高純度合成石英粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度のコロイダルシリカの製造方法と、高
純度合成石英粉の製造方法とを提供する。 【解決手段】 水ガラスを陽イオン交換処理してシリカ
水溶液を得る第１工程と、得られたシリカ水溶液に酸お
よび過酸化水素を添加して再度陽イオン交換処理を行う
第２工程と、前工程で得られたシリカ水溶液をアンモニ
ア性アルカリと混合し、これをコロイダルシリカ化する
第３工程と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高純度コロイダルシ
リカの製造方法に関し、またさらにこの製造方法で得ら
れた高純度コロイダルシリカを用いて高純度合成石英粉
を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コロイダルシリカはシリコンウェ
ハーの研磨材、セラミックファイバーの結合材、ブラウ
ン管製造における蛍光体の接着バインダー、電池中の電
解液のゲル化剤などとして、様々な用途に用いられてき
た。しかし、これらコロイダルシリカは、原料および製
造工程において、多量のアルカリ、アルカリ土類金属お
よび遷移金属を含有するため、特に、金属性不純物の混
入を嫌う分野においては、これら金属性不純物を実質的
に含まない高純度なコロイダルシリカの出現が望まれて
いた。

【０００３】また、高純度合成石英粉を得ることのでき
る程の高純度なコロイダルシリカはこれまで得られてい
なかった。

【０００４】高純度コロイダルシリカの製造方法として
は、アルカリ金属珪酸塩を純水で希釈した後、強酸型陽
イオン交換樹脂に接触させて脱アルカリし、さらに酸を
加えて強酸性とした後、限外濾過膜を用いて不純物を除
去して得られたオリゴ珪酸溶液の一部に、アンモニアま
たはアミンを加え加熱を行いヒールゾルを調製し、これ
に残りのオリゴ珪酸溶液を徐々に滴下し高純度シリカゾ
ルを得る方法や（特開昭６１−１５８８１０号公報）、
上記と同様に酸処理したアルカリ金属珪酸塩水溶液を、
Ｈ型強酸性陽イオン交換樹脂、ＯＨ型強塩基性陰イオン
交換樹脂に接触させ、これにアルカリ金属水酸化物水溶
液を加え６０〜１５０℃に加熱することにより安定な水
性ゾル生成させ、さらに限外濾過膜を介して水を除き、
次いでＨ型強酸性陽イオン交換樹脂、ＯＨ型強塩基性陰
イオン交換樹脂と接触させ、最後にアンモニアを加えて
安定な水性シリカゾルを生成する方法（特開平４−２６
０６号公報）などが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、まだ十分に高純度のコロイダルシリカを得
ることはできないものであった。よって、高純度合成石
英粉を得ることもできなかった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記用途に好ま
しく使用するに十分なほど高純度のコロイダルシリカの
製造方法と、高純度合成石英粉の製造方法とを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、以下の工程を含む製造方
法により上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を
完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明の高純度コロイダルシリカの
製造方法は、水ガラスを陽イオン交換処理してシリカ水
溶液を得る第１工程と、得られたシリカ水溶液に酸およ
び過酸化水素を添加して再度陽イオン交換処理を行う第
２工程と、前工程で得られたシリカ水溶液をアンモニア
性アルカリと混合し、これをコロイダルシリカ化する第
３工程と、を含むことを特徴とするものである。

【０００９】この製造方法においては、上記第３工程に
おけるコロイダルシリカ化前のいずれかの段階でシリカ
水溶液を陰イオン交換処理する工程を含めてもよい。ま
た、上記第３工程において得られたコロイダルシリカを
濃縮する第４工程を含めてもよく、この場合、このコロ
イダルシリカの濃縮を限外濾過法にて好適に行うことが
できる。

【００１０】また、本発明の高純度合成石英粉の製造方
法は、上記方法のいずれかにより高純度コロイダルシリ
カを得た後、得られた高純度コロイダルシリカを脱水乃
至乾燥させてシリカ粒子を得る第５工程と、得られたシ
リカ粒子を洗浄する第６工程と、洗浄されたシリカ粒子
を焼成する第７工程と、を含むことを特徴とするもので
ある。

【００１１】この製造方法においては、上記コロイダル
シリカの脱水乃至乾燥が凍結脱水法を好適に用いること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１工程に使用する水ガ
ラスは特に限定されず、どのような水ガラスでも使用す
ることができるが、好ましくはＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏ（ＭはＮ
ａ、Ｋ、Ｌｉであり、工業的には入手の容易なＮａが好
ましい）のモル比が０．４〜１０．０、好ましくは０．
５〜８．０である水ガラスを使用することができる。モ
ル比が０．４未満であると陽イオン交換処理に過大な設
備が必要であり、一方、１０．０を超えると工業的に安
定な水ガラスとなり得ず、水ガラスの入手が困難とな
り、いずれも工業的な適性を欠くこととなりやすい。

【００１３】また、水ガラスにおけるＳｉＯ₂の濃度
は、特に限定されるものではないが、好ましくは２〜３
０重量％、より好ましくは３〜１５重量％である。この
濃度が２重量％未満であると希薄なコロイダルシリカと
なるだけで特に支障があるわけではないが、実用的には
極めて用途が限られてしまうか、或いは濃縮する場合の
濃縮工程の効率が悪くなるので、いずれにしても工業化
適性の低いものとなる。一方、３０重量％を超えると第
１工程で得られるシリカ水溶液が不安定となりやすくな
る。

【００１４】上記範囲の濃度の水ガラスを得るには、幾
つか方法があるが、最も簡便なのは上記範囲内の濃度の
水ガラスをそのまま使用する方法である。この場合は、
水ガラスの製造にあたって濃度を調製しておけばよい。
次には、上記濃度よりも高濃度の水ガラスを水（好まし
くは純水）で希釈する方法である。また、粉末の水溶性
珪酸アルカリも市販されており、これを水（好ましくは
純水）に溶解して上記濃度とすることでも得ることがで
きる。

【００１５】本発明の第１工程は、上記水ガラスを陽イ
オン交換処理してシリカ水溶液を得るものであるが、こ
こで、好ましい陽イオン交換処理としては水素型陽イオ
ン交換樹脂法が挙げられる。ここで使用される水素型陽
イオン交換樹脂は、特に限定されるものではなく、市販
の強酸性型のビーズ状、繊維状、クロス状等の水素型陽
イオン交換樹脂を使用することができる。

【００１６】これら水素型陽イオン交換樹脂に対する水
ガラスの通液方法はなんら限定されるものではなく、例
えばカラムに水素型陽イオン交換樹脂を充填して通液す
る方法や、水ガラスと水素型陽イオン交換樹脂をバッチ
方式で処理するなどの周知の方法を用いることができ
る。尚、使用済みの水素型陽イオン交換樹脂は通常の方
法、即ち、塩酸、硫酸、硝酸等の酸を使用して水素型に
再生することができる。

【００１７】水ガラスを陽イオン交換処理することによ
って、水ガラスからアルカリ分が除去され、ｐＨは低下
することとなるが、好ましくはｐＨ１〜４、より好まし
くはｐＨ２〜３となるよう陽イオン交換処理する。ｐＨ
が４を超えると得られるシリカ水溶液が不安定となりや
すく、一方、ｐＨを１未満とすることは工業的な適性の
点で困難である。

【００１８】本発明の第２工程は、上記第１工程で得ら
れたシリカ水溶液に酸および過酸化水素を添加して再度
陽イオン交換処理を行うものである。

【００１９】本発明の第２工程で使用される酸として
は、特に限定されるものではないが、例えば、塩酸、硫
酸、硝酸等を使用すればよく、これらは単独でも複数を
組み合わせて使用してもよい。第１工程を経たシリカ水
溶液は一旦酸性になるが、経時的にｐＨは上昇し、その
ままでは中性域においてゲル化を起こしてしまうので、
本第２工程においてこれらの酸によりｐＨを低下させ
て、シリカ水溶液を安定化するものである。従ってこれ
ら酸の使用量は、該シリカ水溶液のｐＨを０．１〜３．
０、好ましくは０．２〜２．０とするような量で使用す
る。

【００２０】本発明の第２工程で使用される過酸化水素
は、ＳｉＯ₂に対して、好ましくは５重量％〜５０ｐｐ
ｍ、より好ましくは２重量％〜１００ｐｐｍである。

【００２１】酸および過酸化水素の添加によって陽イオ
ン交換処理における金属不純物、特には多価金属不純物
の除去性が向上するが、これら添加量が夫々上記量未満
ではその使用効果が顕著ではなく、一方、上記量を超え
て使用してもそれ以上効果は向上せず、かえって排水の
処分等の問題となりやすい。

【００２２】本発明の第２工程における、酸および過酸
化水素を添加したシリカ水溶液の再度の陽イオン交換処
理として好ましい陽イオン交換処理は水素型陽イオン交
換樹脂法が挙げられる。ここで使用される水素型陽イオ
ン交換樹脂は、特に限定されるものではなく市販の強酸
性型のビーズ状、繊維状、クロス状等の水素型陽イオン
交換樹脂を使用することができる。

【００２３】これら水素型陽イオン交換樹脂に対する、
第１工程で得られたシリカ水溶液の通液方法はなんら限
定されるものではなく、例えばカラムに上記水素型陽イ
オン交換樹脂を充填して通液する方法や、シリカ水溶液
と水素型陽イオン交換樹脂をバッチ方式で処理するなど
の周知の方法を用いることができる。尚、使用済みの水
素型陽イオン交換樹脂は通常の方法、即ち、塩酸、硫
酸、硝酸等の酸を使用して水素型に再生することができ
る。

【００２４】第２工程においては、上記過酸化水素によ
って除去性の向上した金属不純物、特に多価金属不純物
を、該再度の陽イオン交換処理によって確実に除去する
ものである。

【００２５】本発明の第３工程は、上記第２工程で得ら
れたシリカ水溶液をアンモニア性アルカリと混合してコ
ロイダルシリカ化するものである。

【００２６】ここで使用するアンモニア性アルカリと
は、アンモニアから得られるアルカリ性の物質であり、
例えば、アンモニア水、アンモニアガス、液体アンモニ
ア等を使用することができるが、工業的な適性からはア
ンモニア水またはアンモニアガスを用いることが好まし
い。

【００２７】また、シリカ水溶液とアンモニア性アルカ
リとの混合は、系のｐＨが中性領域（概ねｐＨ６．８〜
７．３程度）となる時間を極力短くするように行うこと
が系の安定化の点で好ましく、例えば、アンモニア水を
用いる場合にあっては、アンモニア水にシリカ水溶液を
徐々に添加する。また、アンモニアガスを用いる場合に
あっては、まず少量のシリカ水溶液にアンモニアガスを
吹き込み、ｐＨを上昇させた上で少量ずつシリカ水溶液
を加えることが好ましい。なお、作業性および効率の点
からは、アンモニア水を用いる方が好ましい。

【００２８】具体的には、例えば、反応器にアンモニア
水を仕込み（必要なら水で希釈し）、５０〜１００℃の
温度で、ｐＨ８．０〜１２．０に保つことのできる滴下
速度で（例えば、シリカ水溶液を３０分〜１０時間かけ
て）滴下してコロイダルシリカ化すると安定なコロイダ
ルシリカを得ることができる。

【００２９】ここで、シリカ水溶液の添加に伴うｐＨの
低下に対し、必要に応じて更にアンモニア水、或いはア
ンモニアガス等を適宜添加してもよい。

【００３０】第３工程におけるアンモニア性アルカリの
量は特に限定されるものではなく、得ようとするコロイ
ダルシリカの用途によって選択すればよいが、コロイダ
ルシリカ化の効率、即ち、水溶液中のシリカをコロイド
粒子に成長させる効率の点からは、ｐＨが７．５以上と
なる量が好ましく、さらに安定性の点から、より好まし
くはｐＨが８以上となる量を用いる。

【００３１】更に系内のＮＨ₄ＯＨとＳｉＯ₂とのモル比
〔ＮＨ₄ＯＨ〕／〔ＳｉＯ₂〕は、０．０５〜０．５、好
ましくは０．１〜０．３となるようにコロイダルシリカ
化を行うことが安定なコロイダルシリカを得る上で望ま
しい。

【００３２】このようにして得られるコロイダルシリカ
は、金属分含量、特に多価金属分含量の極めて少ない、
高純度のコロイダルシリカとなるものである。

【００３３】本発明の第３工程においては、好ましく
は、第３工程中のコロイダルシリカ化前のいずれかの段
階において陰イオン交換処理する。

【００３４】陰イオン交換処理することにより、第２工
程で使用した酸の酸根を除去することができ、本第３工
程のコロイダルシリカ化を安定に行うことができるとと
もに、より高純度のコロイダルシリカを得ることができ
る。

【００３５】上記本発明で得られる高純度コロイダルシ
リカは、そのままでも使用することができるが、公知の
方法で濃縮することによって広範な用途に使用すること
のできる高純度コロイダルシリカとすることができる。

【００３６】即ち、本発明の第４工程は、上述のように
して得られた高純度コロイダルシリカを濃縮するもので
ある。本発明の第４工程で用いることのできる濃縮方法
は、何ら限定されるものではなく、コロイダルシリカの
濃縮方法として従来公知の方法を所望により適宜選択し
て用いることができ、例えば、限外濾過法、蒸発濃縮法
等を用いることができるが、安定性、効率性、工業化適
性等の点で限外濾過法を用いることが好ましい。

【００３７】このようにして得られた、希薄な、または
濃縮された高純度コロイダルシリカはシリコンウェハー
の研磨材、セラミックファイバーの結合材、ブラウン管
製造における蛍光体の接着バインダー、電池中の電解液
のゲル化剤などとして様々な用途に用いることができ
る。

【００３８】次に、本発明の高純度合成石英粉の製造方
法においては、上述のようにして得られた濃縮または非
濃縮高純度コロイダルシリカを脱水乃至乾燥させて得た
シリカ粒子を洗浄した後、これを焼成することにより高
純度合成石英粉を得ることを可能にしたものである。

【００３９】即ち、本発明の第５工程は、上記濃縮また
は非濃縮高純度コロイダルシリカを脱水乃至乾燥させて
シリカ粒子を得るものである。

【００４０】本発明の第５工程は、上記第３工程で得ら
れた希薄な高純度コロイダルシリカか、あるいは上記第
４工程で得られた濃縮された高純度コロイダルシリカを
用いるものであり、いずれであっても差し支えないが、
本第５工程における脱水乃至乾燥の効率および工業化適
性の点から、上記第４工程で得られた濃縮された高純度
コロイダルシリカを用いることが好ましい。

【００４１】本第５工程における脱水乃至乾燥の方法は
特に限定されるものではなく、従来公知の方法を使用す
ることができ、例えば、加熱蒸発乾燥方法（濃縮された
時点で一旦ゲル化し更に加熱乾燥する）を用いることも
できるが、エネルギーコストおよび高純度化の点で、凍
結脱水法を用いることが好ましい。即ち、高純度コロイ
ダルシリカを濃縮（加熱蒸発濃縮、部分的に限外濾過濃
縮したのち自然蒸発濃縮、あるいは時間をかけて自然蒸
発濃縮等）やゲル化材（例えば、硫酸アンモニウムや硝
酸アンモニウム等であり、アルカリ金属塩でもゲル化さ
せることができるが、アルカリ金属が不純物となりやす
いので好ましくない）を用いる等の常法によりゲル化さ
せた後、凍結し、次いで解凍することにより離水させて
シリカ粒子を濾別し、このシリカ粒子を加熱乾燥（例え
ば、４０〜２００℃）すればよい。また、高純度コロイ
ダルシリカ自体を凍結させ解凍・離水させてシリカ粒子
を濾別し、このシリカ粒子を加熱乾燥することもでき
る。

【００４２】本発明の第６工程は、前工程で得られたシ
リカ粒子を洗浄することにより、シリカ粒子に付着して
いる不純分を除去するものである。洗浄に先立ち、シリ
カ粒子を粉砕して微粒子化することが洗浄効果を向上さ
せる上で好ましい。粉砕方法は特に限定されず、通常シ
リカ粒子の粉砕に用いられる方法を採用することができ
る。尚、粉砕のために必要であれば、シリカ粒子を乾燥
させることができる。乾燥方法は特に限定されないが、
例えば、４０〜２００℃の温度で乾燥させることができ
る。

【００４３】洗浄は、水洗等通常行われている方法を用
いることができるが、シリカ粒子の粉砕時に鉄分が混入
することがあるので、好ましくは酸の水溶液で洗浄す
る。尚、この場合、酸の水溶液による洗浄後、水、好ま
しくは超純水ですすぎを行うことが望ましい。

【００４４】酸の水溶液としては特に限定されるもので
はないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等を使用すればよ
く、これらは単独でも複数を組み合わせて使用してもよ
い。酸の濃度としては特に限定されるものではないが、
好ましくは２〜２０重量％とする。この濃度が２重量％
以上であれば効果的であるが、２０重量％を超えてもそ
れ以上効果は向上せず、かえって酸洗浄後のすすぎのた
めの水洗時間や水洗水の浪費となりやすい。

【００４５】また、洗浄用の酸の水溶液に過酸化水素を
添加すると、僅かに残存している金属分も除去でき、好
ましい。但し、過酸化水素は２％以上添加してもそれ以
上効果は向上せず、かえって排水の処分等の問題となり
やすい。尚、過酸化水素の添加効果は極微量でも生ずる
が、好ましくは１００ｐｐｍ以上であるとその効果が顕
著である。

【００４６】上記シリカの洗浄は、通常行われる洗浄と
同程度で十分に行われればよいが、好ましくは４０℃以
上沸点以下の温度で１０分〜４時間程度の時間行うこと
が望ましい。

【００４７】本発明の第７工程は、前工程で得られたシ
リカ粒子を焼成することにより、ＯＨ含量の極めて少な
い高純度の石英粉を得るものである。

【００４８】焼成温度および時間は、従来高純度の石英
を得る場合に行われる焼成と同程度の温度および時間で
行えばよい。高純度の石英は極力ＯＨ含量の少ないこと
が好ましく、より高温でより長時間の焼成を行えばそれ
だけＯＨ含量の少ない石英を得ることができるので、所
望とするＯＨ含量となるよう適宜条件を設定すればよ
い。

【００４９】尚、前工程で得られたシリカ粒子が水分を
含んでいる場合は、一旦通常の方法で乾燥させてから焼
成を行うことが効率的であり、工業的に好ましい。

【００５０】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００５１】〔実施例１〕高純度コロイダルシリカ
（１）の製造 ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ＝３．２のモル比の原料水ガラス（Ｓ
ｉＯ₂濃度２９重量％）を純水で希釈してＳｉＯ₂濃度６
重量％の水ガラスとし、この水ガラス１０００ｇを、水
素型陽イオン交換樹脂（オルガノ（株）製アンバーライ
トＩＲ−１２０Ｂ）を充填したカラムに通液して脱アル
カリし、ＳｉＯ₂濃度５．０重量％、ｐＨ２．５のシリ
カ水溶液１１５０ｇを得た。

【００５２】得られたシリカ水溶液に、過酸化水素をシ
リカ水溶液中のＳｉＯ₂重量に対して２０００ｐｐｍ添
加し、塩酸を加えｐＨを１．０に調整した。その後、こ
のシリカ水溶液を水素型陽イオン交換樹脂（オルガノ
（株）製アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ）１００ｍｌを
充填したカラムに通液して微量の金属イオンの除去され
た高純度のシリカ水溶液（ＳｉＯ₂濃度５．０重量％、
ｐＨ１．０）を得た。

【００５３】フラスコ内で９０℃に加熱してある７重量
％アンモニア水３００ｇに、上記で得られたシリカ水溶
液１０００ｇを３時間かけて添加した。添加後９０℃で
１時間熟成してｐＨ８．５、ＳｉＯ₂濃度３．８重量
％、Ａｌ含量０．１ｐｐｍ、Ｆｅ含量０．１ｐｐｍ、Ｎ
ａ含量０．１ｐｐｍ、Ｋ含量０．０２ｐｐｍ、Ｃａ含量
０．０５ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．０５ｐｐｍ、Ｎｉ含量検
出限界未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含量６５ｐｐ
ｍ、シリカ粒子径（ＢＥＴ法）１７．０ｎｍの高純度コ
ロイダルシリカ（１）を得た。

【００５４】〔実施例２〕高純度コロイダルシリカ
（２）の製造 ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ＝３．２のモル比の原料水ガラス（Ｓ
ｉＯ₂濃度２９重量％）を純水で希釈してＳｉＯ₂濃度６
重量％の水ガラスとし、この水ガラス１０００ｇを、水
素型陽イオン交換樹脂（オルガノ（株）製アンバーライ
トＩＲ−１２０Ｂ）を充填したカラムに通液して脱アル
カリし、ＳｉＯ₂濃度５．０重量％、ｐＨ２．５のシリ
カ水溶液１１５０ｇを得た。

【００５５】得られたシリカ水溶液に、過酸化水素をシ
リカ水溶液中のＳｉＯ₂重量に対して２０００ｐｐｍ添
加し、塩酸を加えｐＨを１．０に調整した。その後、こ
のシリカ水溶液を水素型陽イオン交換樹脂（オルガノ
（株）製アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ）１００ｍｌを
充填したカラムに通液して微量の金属イオンの除去され
た高純度のシリカ水溶液（ＳｉＯ₂濃度５．０重量％、
ｐＨ１．０）を得た。

【００５６】この高純度シリカ水溶液を、ＯＨ−型陰イ
オン交換樹脂（住友化学（株）製（商品名）デュオライ
トＡ１１３）を３００ｍｌ充填したカラムに通液して、
塩酸として加えた塩素イオンの除去された高純度のシリ
カ水溶液（ＳｉＯ₂濃度５．０重量％、ｐＨ２．０）を
得た。

【００５７】フラスコ内で９０℃に加熱してある５．５
重量％アンモニア水３００ｇに、上記で得られたシリカ
水溶液１０００ｇを３時間かけて添加した。添加後、９
０℃で１時間熟成してｐＨ９．０、ＳｉＯ₂濃度３．８
重量％、Ａｌ含量０．１ｐｐｍ、Ｆｅ含量０．１ｐｐ
ｍ、Ｎａ含量０．１ｐｐｍ、Ｋ含量０．０３ｐｐｍ、Ｃ
ａ含量０．０５ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．０５ｐｐｍ、Ｎｉ
含量検出限界未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含量７
ｐｐｍ、シリカ粒子径（ＢＥＴ法）１４．５ｎｍの高純
度コロイダルシリカ（２）を得た。

【００５８】〔実施例３〕高純度コロイダルシリカ
（３）の製造 実施例１で得られた高純度コロイダルシリカ（１）を、
市販の限外濾過装置を用いて濃縮し、ｐＨ９．０、Ｓｉ
Ｏ₂濃度３０重量％、Ａｌ含量０．５ｐｐｍ、Ｆｅ含量
０．５ｐｐｍ、Ｎａ含量０．５ｐｐｍ、Ｋ含量０．１ｐ
ｐｍ、Ｃａ含量０．３ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．３ｐｐｍ、
Ｎｉ含量検出限界未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含
量４００ｐｐｍの濃縮された高純度コロイダルシリカ
（３）を得た。

【００５９】尚、限外濾過条件は以下の通りである。 限外濾過装置：アドバンテック（株）製、商品名：モデ
ルＵＨＰ−９０Ｋ 限外濾過膜：アドバンテック（株）製、商品名：ウルト
ラフィルターＵＫ−１０ 濾過面積：６３ｃｍ２ 濾過圧力：０．３ＭＰａ

【００６０】〔実施例４〕高純度コロイダルシリカ
（４）の製造 実施例２で得られた高純度コロイダルシリカ（２）を、
市販の限外濾過装置を用いて濃縮し、ｐＨ９．３、Ｓｉ
Ｏ₂濃度３０重量％、Ａｌ含量０．５ｐｐｍ、Ｆｅ含量
０．５ｐｐｍ、Ｎａ含量０．５ｐｐｍ、Ｋ含量０．１ｐ
ｐｍ、Ｃａ含量０．３ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．３ｐｐｍ、
Ｎｉ含量検出限界未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含
量４０ｐｐｍの濃縮された高純度コロイダルシリカ
（４）を得た。尚、限外濾過条件は実施例３と同様であ
る。

【００６１】〔実施例５〕高純度合成石英粉（１）の製
造 実施例３で得られた高純度コロイダルシリカ（３）を加
熱して水分を蒸発させて十分に乾燥（濃縮時に一旦ゲル
化するがさらにそのまま加熱乾燥を続ける）させ、シリ
カ粒子を得た。このシリカ粒子３０ｇを３リットル石英
ガラスビーカーに入れ、超純水１リットルを加えて２時
間煮沸させた後、ポリテトラフルオロエチレン製フィル
ターで濾過してシリカ粒子を分離した。この操作を５回
繰り返した。次に、シリカ粒子中のＳｉＯ₂分の２００
ｐｐｍの過酸化水素を含有する１０重量％塩酸溶液に、
このシリカ粒子を加え、１時間煮沸し、濾過した後、超
純水による煮沸洗浄を前記同様に６回行い高純度シリカ
粒子を得た。

【００６２】得られた高純度シリカ粒子を１５０℃で乾
燥させた後、１２００℃で２０時間焼成して高純度石英
粉（１）２５ｇを得た。

【００６３】高純度石英粉（１）の不純物量は、Ａｌ含
量０．２ｐｐｍ、Ｆｅ含量０．１５ｐｐｍ、Ｎａ含量
０．２ｐｐｍ、Ｋ含量０．０５ｐｐｍ、Ｃａ含量０．０
６ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．１８ｐｐｍ、Ｎｉ含量検出限界
未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含量検出限界未満で
あった。

【００６４】〔実施例６〕高純度合成石英粉（２）の製
造 実施例４で得られた高純度コロイダルシリカ（４）を加
熱乾燥濃縮して系をゲル化させて含水シリカゲルとし
た。この含水シリカゲルを−５℃下で１０時間かけて凍
結させた。その後、室温で解凍した。解凍によって離水
した水分を濾過して除去し、シリカ粒子を得た。

【００６５】次に、得られたシリカ粒子を石英乳鉢と乳
棒で粉砕し、５０〜２００メッシュのポリプロピレン製
網で篩別し、微細なシリカ粒子とした後、この微細なシ
リカ粒子３０ｇを３リットル石英ガラスビーカーに入
れ、超純水１リットルを加えて２時間煮沸させた後、ポ
リテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過してシリ
カ粒子を分離した。この操作を５回繰り返した。次に、
シリカ粒子中のＳｉＯ₂分の２００ｐｐｍの過酸化水素
を含有する１０重量％塩酸溶液を加え、１時間煮沸し、
濾過した後、超純水による煮沸洗浄を前記同様に６回行
い高純度シリカ粒子を得た。

【００６６】得られた高純度シリカ粒子を１５０℃で乾
燥させた後、１２００℃で２０時間焼成して高純度石英
粉（２）２５ｇを得た。

【００６７】高純度石英粉（２）の不純物量は、Ａｌ含
量０．１５ｐｐｍ、Ｆｅ含量０．１ｐｐｍ、Ｎａ含量
０．１ｐｐｍ、Ｋ含量０．０３ｐｐｍ、Ｃａ含量０．０
６ｐｐｍ、Ｔｉ含量０．０６ｐｐｍ、Ｎｉ含量検出限界
未満、Ｃｕ含量検出限界未満、Ｃｌ含量検出限界未満で
あった。

【００６８】〔実施例７〕高純度合成石英粉の製造
（３） 実施例４で得られた高純度コロイダルシリカ（４）を凍
結させた。その後室温で解凍した。解凍によって離水し
た水分を濾過して除去し、シリカ粒子を得た。

【００６９】次に、得られたシリカ粒子を石英乳鉢と乳
棒で粉砕し、５０〜２００メッシュのポリプロピレン製
網で篩別し微細なシリカ粒子とした後、この微細なシリ
カ粒子３０ｇを３リットル石英ガラスビーカーに入れ、
超純水１リットルを加えて２時間煮沸させた後、ポリテ
トラフルオロエチレン製フィルターで濾過してシリカ粒
子を分離した。この操作を５回繰り返した。次に、シリ
カ粒子中のＳｉＯ₂分の２００ｐｐｍの過酸化水素を含
有する１０重量％塩酸溶液を加え、１時間煮沸し、濾過
した後、超純水による煮沸洗浄を前記同様に６回行い、
高純度シリカ粒子を得た。

【００７０】得られた高純度シリカ粒子を１５０℃で乾
燥させた後、１２００℃で２０時間焼成して高純度石英
粉（３）２５ｇを得た。高純度石英粉（３）の不純物量
は、高純度石英粉（２）の不純物量とほぼ同等であっ
た。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、シリコンウェハーの研
磨材、セラミックファイバーの結合材、ブラウン管製造
における蛍光体の接着バインダー、電池中の電解液のゲ
ル化剤など、様々な用途に好適に使用可能な十分に高純
度のコロイダルシリカおよび高純度合成石英粉を得るこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 33/14 Ｃ０１Ｂ 33/14 Ｃ０３Ｂ 20/00 Ｃ０３Ｂ 20/00 Ｄ (72)発明者 渡部 弘行 東京都中央区日本橋室町４−２−16 株式 会社渡邊商行内 (72)発明者 上原 啓史 東京都中央区日本橋室町４−２−16 株式 会社渡邊商行内 (72)発明者 三瓶 桂子 東京都中央区日本橋室町４−２−16 株式 会社渡邊商行内 (72)発明者 尾見 仁一 東京都荒川区東尾久七丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 多田 修一 東京都荒川区東尾久七丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 高橋 真木雄 東京都荒川区東尾久七丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 森田 博 東京都荒川区東尾久七丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA06 KA01 KA72 KB11 KB30 PA01 PA02 PB12 PB23 PC80 4G014 AH02 AH06 4G065 AA02 BB06 CA01 DA09 FA01 4G072 AA28 CC01 CC04 CC13 HH17 HH21 JJ13 JJ50 MM14 MM34 MM35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水ガラスを陽イオン交換処理してシリカ
   水溶液を得る第１工程と、得られたシリカ水溶液に酸お
   よび過酸化水素を添加して再度陽イオン交換処理を行う
   第２工程と、前工程で得られたシリカ水溶液をアンモニ
   ア性アルカリと混合し、これをコロイダルシリカ化する
   第３工程と、を含むことを特徴とする高純度コロイダル
   シリカの製造方法。
2. 【請求項２】 上記第３工程におけるコロイダルシリカ
   化前のいずれかの段階でシリカ水溶液を陰イオン交換処
   理する請求項１に記載の高純度コロイダルシリカの製造
   方法。
3. 【請求項３】 上記第３工程で得られたコロイダルシリ
   カを濃縮する第４工程を含む請求項１または２記載の高
   純度コロイダルシリカの製造方法。
4. 【請求項４】 上記コロイダルシリカの濃縮が限外濾過
   法によるものである請求項３記載の高純度コロイダルシ
   リカの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の
   製造方法により高純度コロイダルシリカを得た後、得ら
   れた高純度コロイダルシリカを脱水乃至乾燥させてシリ
   カ粒子を得る第５工程と、得られたシリカ粒子を洗浄す
   る第６工程と、洗浄されたシリカ粒子を焼成する第７工
   程と、を含むことを特徴とする高純度合成石英粉の製造
   方法。
6. 【請求項６】 上記コロイダルシリカの脱水乃至乾燥が
   凍結脱水法を用いるものである請求項５記載の高純度合
   成石英粉の製造方法。