JP2018035019A - スラリー、及びシリカガラスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法に有用なスラリー、及び当該スラリーを用いた、生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法の提供。
【解決手段】シリカ粒子、水、及び過酸化水素、シリカ粒子に対する過酸化水素の割合が０．５〜４０質量％でを含むスラリー２を製造し、スラリー２を脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させ、乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。又は、スラリー２を乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形し、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】シリカ粒子、水、及び過酸化水素、シリカ粒子に対する過酸化水素の割合が０．５〜４０質量％でを含むスラリー２を製造し、スラリー２を脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させ、乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。又は、スラリー２を乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形し、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、スラリー、及びシリカガラスの製造方法に関する。
シリカガラスの製造方法としては、例えば、原料であるヒュームドシリカを油圧プレスし、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有する製造方法が報告されている（特許文献１）。
しかしながら、原料に過酸化水素を含まないヒュームドシリカを用いた前記特許文献１記載の製造方法は、ヒュームドシリカの表面反応活性を上げ、より効率よく表面反応を進めるために、予めヒュームドシリカを減圧下にて１０００℃で２時間加熱し、さらに加圧成形体を得る工程において、加熱をしながら１０〜１５分間油圧プレス処理する必要があり、必ずしも生産性が高い製造方法とはいえなかった。
本発明は、生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法に有用なスラリー、及び当該スラリーを用いた、生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の発明に到達した。
すなわち、本発明は、下記［１］〜［６］を提供する。
［１］シリカ粒子、水、及び過酸化水素を含む、シリカガラス製造用のスラリー。
［２］シリカ粒子に対する過酸化水素の割合が、０．５質量％以上４０質量％以下である、［１］記載のスラリー。
［３］［１］または［２］記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させる工程とを有する、乾燥成形体の製造方法。
［４］［１］または［２］記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形する工程とを有する、加圧成形体の製造方法。
［５］［１］または［２］記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させ、乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
［６］［１］または［２］記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形し、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
［１］シリカ粒子、水、及び過酸化水素を含む、シリカガラス製造用のスラリー。
［２］シリカ粒子に対する過酸化水素の割合が、０．５質量％以上４０質量％以下である、［１］記載のスラリー。
［３］［１］または［２］記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させる工程とを有する、乾燥成形体の製造方法。
［４］［１］または［２］記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形する工程とを有する、加圧成形体の製造方法。
［５］［１］または［２］記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させ、乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
［６］［１］または［２］記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形し、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
本発明の方法によれば、生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法に有用なスラリー、及び当該スラリーを用いた、生産性が高い、透光性を有するシリカガラスの製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
＜スラリー＞
本発明に係るシリカガラス製造用のスラリーは、シリカ粒子、水、及び過酸化水素を含む（以下シリカスラリーと呼ぶことがある。）。
本発明に係るシリカガラス製造用のスラリーは、シリカ粒子、水、及び過酸化水素を含む（以下シリカスラリーと呼ぶことがある。）。
スラリーに含まれるシリカ粒子としては、純度が９９％以上の非晶質シリカ粒子、純度が９９％以上の結晶質シリカ粒子等を用いることができる。
後述する乾燥成形体を焼成する工程において、焼成温度を低くできる観点から非晶質シリカ粒子であることが好ましく、焼成時の反応性が高く、１次粒子が球状であり充填性がよいという観点から、ヒュームドシリカであることがより好ましい。
例えば、後述する脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、ヒュームドシリカの１次粒子径は、５〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜４０ｎｍであることがより好ましく、また、ヒュームドシリカの比表面積は、３０〜４５０ｍ２／ｇであることが好ましく、３５〜４００ｍ２／ｇであることがより好ましい。
後述する乾燥成形体を焼成する工程において、焼成温度を低くできる観点から非晶質シリカ粒子であることが好ましく、焼成時の反応性が高く、１次粒子が球状であり充填性がよいという観点から、ヒュームドシリカであることがより好ましい。
例えば、後述する脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、ヒュームドシリカの１次粒子径は、５〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜４０ｎｍであることがより好ましく、また、ヒュームドシリカの比表面積は、３０〜４５０ｍ２／ｇであることが好ましく、３５〜４００ｍ２／ｇであることがより好ましい。
スラリーに含まれる過酸化水素としては、例えば濃度３０質量％の市販試薬または工業試薬を用いることができ、適宜濃度を薄めた過酸化水素を用いることができる。
スラリー中の、シリカの割合は、後述する脱水成形体を得る工程における生産性を上げる観点から、例えば、脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、０．３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、スリップキャスト法を採用する場合、１質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。
また、シリカガラスの殺菌線（波長２５４ｎｍ）以上の波長領域の光の透過率を向上させる観点から、シリカに対する過酸化水素の割合は、脱水の手法に関わらず０．５質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。波長２３０ｎｍ以上の波長領域の光の透過率を向上させる観点から、スラリー中の、シリカに対する過酸化水素の割合は、２質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。最終的に得られるシリカガラスが大面積で均一な透光性を発揮できる観点から、スラリー中の、シリカに対する過酸化水素の割合は、５質量％以上２０質量％以下であることがさらに好ましい。スラリー中の過酸化水素は、仕込み比から定量してもよいし、過マンガン酸カリウム標準溶液を用いた酸化還元滴定によっても定量できる。透光性とは、光を透過させる性質を意味する。
また、シリカガラスの殺菌線（波長２５４ｎｍ）以上の波長領域の光の透過率を向上させる観点から、シリカに対する過酸化水素の割合は、脱水の手法に関わらず０．５質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。波長２３０ｎｍ以上の波長領域の光の透過率を向上させる観点から、スラリー中の、シリカに対する過酸化水素の割合は、２質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。最終的に得られるシリカガラスが大面積で均一な透光性を発揮できる観点から、スラリー中の、シリカに対する過酸化水素の割合は、５質量％以上２０質量％以下であることがさらに好ましい。スラリー中の過酸化水素は、仕込み比から定量してもよいし、過マンガン酸カリウム標準溶液を用いた酸化還元滴定によっても定量できる。透光性とは、光を透過させる性質を意味する。
スラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は、例えば、後述する脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、濾過の際に成形体を割れにくくするという観点から、４５μｍ以下であることが好ましく、３５μｍ以下であることがより好ましい。また、濾過時間を短くする観点から、Ｄ９０は０．１μｍ以上であることが好ましい。
本明細書において、「固形分」とは、一定の形体を有する成分を意味し、「スラリーに含まれる固形分」としては、例えば、シリカ粒子、複数のシリカ粒子の集合体、ならびに複数のシリカ粒子の集合体の表面に樹脂が結合している、シリカ粒子及び樹脂からなる集合体が挙げられる。
本明細書において、体積粒度分布Ｄ９０は、粒子径分析装置（Malvern社製マスターサイザー2000）を用いて測定した値である。
本明細書において、「固形分」とは、一定の形体を有する成分を意味し、「スラリーに含まれる固形分」としては、例えば、シリカ粒子、複数のシリカ粒子の集合体、ならびに複数のシリカ粒子の集合体の表面に樹脂が結合している、シリカ粒子及び樹脂からなる集合体が挙げられる。
本明細書において、体積粒度分布Ｄ９０は、粒子径分析装置（Malvern社製マスターサイザー2000）を用いて測定した値である。
スラリーは、シリカ粒子、水、及び過酸化水素以外のその他の成分を含んでいてもよいが、スラリーに含まれるその他の成分は、シリカに対して、５質量％以下であることが好ましい。
例えば、シリカ粒子の分散性が高く、後述する脱水成形体を得る工程における濾過に長時間が必要になる場合には、スラリーにバインダーを少量含めることができる。バインダーとしては、樹脂が挙げられる。樹脂は、水溶性樹脂であれば種類は問わず、例えば、ＰＶＡ、ＰＶＢ、ＰＶＰ等が挙げられる。スラリーに含まれる樹脂の割合は、樹脂の重合度にも依るが、スラリーの粘度が高くなり、後述する脱水成形体が割れることを防ぐ観点から、例えば、後述する脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、シリカに対して５質量％以下であることが好ましく、樹脂を含まないことがより好ましい。
例えば、シリカ粒子の分散性が高く、後述する脱水成形体を得る工程における濾過に長時間が必要になる場合には、スラリーにバインダーを少量含めることができる。バインダーとしては、樹脂が挙げられる。樹脂は、水溶性樹脂であれば種類は問わず、例えば、ＰＶＡ、ＰＶＢ、ＰＶＰ等が挙げられる。スラリーに含まれる樹脂の割合は、樹脂の重合度にも依るが、スラリーの粘度が高くなり、後述する脱水成形体が割れることを防ぐ観点から、例えば、後述する脱水成形体を得る工程において、濾過法を採用する場合、シリカに対して５質量％以下であることが好ましく、樹脂を含まないことがより好ましい。
＜スラリーの製造方法＞
スラリーの製造方法としては、例えば、
シリカ粒子と、過酸化水素と、水とを混合して攪拌する工程を有する製造方法、及び、
シリカ粒子と、過酸化水素と、樹脂と、水とを混合して攪拌する工程を有する製造方法が挙げられる。
上述のスラリーの製造方法は、上述の攪拌する工程の後に、さらに、スラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０を上述の範囲内に制御する工程を有していてもよい。
スラリーの製造方法としては、例えば、
シリカ粒子と、過酸化水素と、水とを混合して攪拌する工程を有する製造方法、及び、
シリカ粒子と、過酸化水素と、樹脂と、水とを混合して攪拌する工程を有する製造方法が挙げられる。
上述のスラリーの製造方法は、上述の攪拌する工程の後に、さらに、スラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０を上述の範囲内に制御する工程を有していてもよい。
攪拌する工程は、攪拌によりシリカ粒子を分散させる工程であれば特に制限されず、例えば、機械的な破砕処理が施されたシリカ粒子を水に添加して攪拌する工程であってもよいが、粉砕メディア（ビーズ等の媒体）の磨耗によるコンタミ（異物の混入等）を極力減らす観点から、超音波分散、超音波ホモジナイザー、またはナノマイザー等の分散処理と、スリーワンモーターによる攪拌処理とを組み合わせる工程であることが好ましい。
スラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０を制御する工程は、例えば、上記攪拌する工程により得られたスラリーを、所定の目開きのメッシュ、フィルター、またはフルイに通す工程が挙げられる。目開きは、１０５μｍ以下であることが好ましく、６３μｍ以下であることがより好ましい。
＜シリカガラスの製造方法＞
シリカガラスは、たとえば、後述する乾燥成形体の製造方法によって乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有する製造方法、及び、後述する加圧成形体の製造方法によって加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有する製造方法によって製造することができる。
シリカガラスは、たとえば、後述する乾燥成形体の製造方法によって乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有する製造方法、及び、後述する加圧成形体の製造方法によって加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有する製造方法によって製造することができる。
上述のシリカガラス製造用のスラリーを用いて製造されたシリカガラスは、過酸化水素を含まないスラリーを用いて製造されたシリカガラスと比較して、高い透光性を示す。 透光性を有するシリカガラスは、波長２００〜２０００ｎｍの光の透過率が高いことが好ましく、波長２３０ｎｍ及び波長２５４ｎｍの光の透過率が高いことがより好ましい。
本明細書において、光の透過率は、紫外可視近赤外分光光度計にて、積分球ユニットを用いて測定する全光線透過率の値を意味する。
本明細書において、光の透過率は、紫外可視近赤外分光光度計にて、積分球ユニットを用いて測定する全光線透過率の値を意味する。
（乾燥成形体を得る工程）
乾燥成形体は、上述のシリカガラス製造用のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥する工程とを有する製造方法によって得ることができる。
得られる乾燥成形体はシリカを主成分とする。本明細書において、「シリカを主成分とする」とは、９０質量％以上がシリカであることを意味する。
乾燥成形体は、上述のシリカガラス製造用のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥する工程とを有する製造方法によって得ることができる。
得られる乾燥成形体はシリカを主成分とする。本明細書において、「シリカを主成分とする」とは、９０質量％以上がシリカであることを意味する。
以下に、脱水成形体を得る工程について説明する。
スラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る方法は、スラリーから水分を分離しながら、残りの成分を成形できる手法であれば、特に限定されない。例えば、スラリーを、石膏等の水分を吸収する材質からなる成形型に注ぎ、脱水及び成形することで脱水成形体を得てもよいし（スリップキャスト法）、濾過法でフィルター上に脱水成形体を得てもよい。脱水時間が短時間で済むという観点から濾過法で脱水成形体を得ることが好ましい。濾過法としては、加圧または減圧によって濾過する方法が挙げられる。加圧または減圧濾過法を採用することで、割れの抑制を目的とするバインダーをスラリーに添加する必要がなくなる。
スラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る方法は、スラリーから水分を分離しながら、残りの成分を成形できる手法であれば、特に限定されない。例えば、スラリーを、石膏等の水分を吸収する材質からなる成形型に注ぎ、脱水及び成形することで脱水成形体を得てもよいし（スリップキャスト法）、濾過法でフィルター上に脱水成形体を得てもよい。脱水時間が短時間で済むという観点から濾過法で脱水成形体を得ることが好ましい。濾過法としては、加圧または減圧によって濾過する方法が挙げられる。加圧または減圧濾過法を採用することで、割れの抑制を目的とするバインダーをスラリーに添加する必要がなくなる。
脱水成形体を得る工程における、加圧濾過には、加圧濾過装置を用いることができ、装置内に加圧空間を作りだすために、一般的な加圧ポンプや圧搾ガスを用いることができる。
脱水成形体を得る工程における、減圧濾過には、減圧濾過装置を用いることができ、装置内に減圧空間をつくりだすために、一般的な減圧ポンプやアスピレーターなどを用いることができる。
加圧または減圧する際の圧力は、加圧または減圧濾過装置が耐えられる圧力範囲内であって、最も濾過が早く完了する圧力を選ぶことができる。例えば０．１５〜１．０ＭＰａ程度であればよい。
脱水成形体を得る工程における、減圧濾過には、減圧濾過装置を用いることができ、装置内に減圧空間をつくりだすために、一般的な減圧ポンプやアスピレーターなどを用いることができる。
加圧または減圧する際の圧力は、加圧または減圧濾過装置が耐えられる圧力範囲内であって、最も濾過が早く完了する圧力を選ぶことができる。例えば０．１５〜１．０ＭＰａ程度であればよい。
図１に、加圧または減圧濾過装置の概略構成を示す。
加圧または減圧濾過装置は、装置壁（６）で外側が構成され、内側がフィルター（３）、及びフィルター（３）を保持するフィルターサポート（４）で構成される。フィルター（３）が加圧または減圧に耐えられる構造であれば、フィルターサポート（４）は省略することができる。
図１において、加圧または減圧濾過装置内のフィルター（３）上にスラリーを投入し（２）、装置内空間Ｂ（５）を減圧することによって減圧濾過装置として働く。
図１において、加圧または減圧濾過装置内のフィルター（３）上にスラリーを投入し（２）、装置内空間Ａ（１）を加圧することによって加圧濾過装置として働く。
装置壁（６）はスラリーが漏れず、スラリーと反応しにくい部材であればよく、例えば、ステンレス、ガラス、等で構成すればよい。
フィルター（３）は、スラリーと反応しにくい部材であって、スラリーを脱水できる部材であればよく、２種以上のフィルターを用いてもよい。
脱水できる部材からなるフィルターとしては、例えば、紙または樹脂製のフィルターが挙げられる。スラリーの液性が酸性またはアルカリ性の場合は、テフロン（登録商標）製のフィルターが好ましい。フィルター（３）は、切削、加工、または成形がなされたフィルターであってもよい。このようなフィルター（３）を採用することで、スラリーを加圧または減圧濾過したのちに、より複雑な形状であっても、所望の形の成形体を得ることが可能となる。その結果、後述する工程によって得られるシリカガラスを、改めて機械加工することが不要になる。フィルター（３）に用いられる切削または加工が可能な部材としては、例えば多孔性セラミックス、ガラス繊維焼結体などが挙げられる。フィルター（３）に用いられる成形が可能な部材としては、例えば金属メッシュ、金属ファイバー集合体、金網等が挙げられ、これらを変形させることで成形されたフィルター（３）を得ることができる。その他、微細金属球を成形し、焼結させることで得られる金属フィルターをフィルター（３）として用いることも可能である。
フィルターサポート（４）は、スラリー（２）と反応しにくい部材であって、フィルター（３）を物理的に保持できる部材であればよく、例えば金属メッシュ、金属ファイバー集合体、金網、多孔性セラミックス、ガラス繊維焼結体などで構成されていればばよい。
加圧または減圧濾過装置は、装置壁（６）で外側が構成され、内側がフィルター（３）、及びフィルター（３）を保持するフィルターサポート（４）で構成される。フィルター（３）が加圧または減圧に耐えられる構造であれば、フィルターサポート（４）は省略することができる。
図１において、加圧または減圧濾過装置内のフィルター（３）上にスラリーを投入し（２）、装置内空間Ｂ（５）を減圧することによって減圧濾過装置として働く。
図１において、加圧または減圧濾過装置内のフィルター（３）上にスラリーを投入し（２）、装置内空間Ａ（１）を加圧することによって加圧濾過装置として働く。
装置壁（６）はスラリーが漏れず、スラリーと反応しにくい部材であればよく、例えば、ステンレス、ガラス、等で構成すればよい。
フィルター（３）は、スラリーと反応しにくい部材であって、スラリーを脱水できる部材であればよく、２種以上のフィルターを用いてもよい。
脱水できる部材からなるフィルターとしては、例えば、紙または樹脂製のフィルターが挙げられる。スラリーの液性が酸性またはアルカリ性の場合は、テフロン（登録商標）製のフィルターが好ましい。フィルター（３）は、切削、加工、または成形がなされたフィルターであってもよい。このようなフィルター（３）を採用することで、スラリーを加圧または減圧濾過したのちに、より複雑な形状であっても、所望の形の成形体を得ることが可能となる。その結果、後述する工程によって得られるシリカガラスを、改めて機械加工することが不要になる。フィルター（３）に用いられる切削または加工が可能な部材としては、例えば多孔性セラミックス、ガラス繊維焼結体などが挙げられる。フィルター（３）に用いられる成形が可能な部材としては、例えば金属メッシュ、金属ファイバー集合体、金網等が挙げられ、これらを変形させることで成形されたフィルター（３）を得ることができる。その他、微細金属球を成形し、焼結させることで得られる金属フィルターをフィルター（３）として用いることも可能である。
フィルターサポート（４）は、スラリー（２）と反応しにくい部材であって、フィルター（３）を物理的に保持できる部材であればよく、例えば金属メッシュ、金属ファイバー集合体、金網、多孔性セラミックス、ガラス繊維焼結体などで構成されていればばよい。
このような加圧または減圧濾過装置を採用することによって、スラリーの脱水と同時に成形が可能となり、製造時間が大幅に短縮できる。また、加圧または減圧しながら脱水することで、バインダーを添加しなくても、割れや欠けのない脱水成形体を得ることができる。
加圧または減圧しながら脱水することで、フィルターに対して均一にシリカ粒子が押し付けられ、充填されるため、密に粒子が充填されている脱水成形体を得ることができる。 また、加圧または減圧濾過装置の取り扱い操作は容易であり、熟練を要しない。
加圧または減圧しながら脱水することで、フィルターに対して均一にシリカ粒子が押し付けられ、充填されるため、密に粒子が充填されている脱水成形体を得ることができる。 また、加圧または減圧濾過装置の取り扱い操作は容易であり、熟練を要しない。
以下に、脱水成形体を乾燥させる工程について説明する。
前記脱水成形体を得る工程で得られた脱水成形体を乾燥させることで、シリカを主成分とする乾燥成形体を得ることができる。
前記工程で得られた密に粒子が充填されている脱水成形体を乾燥させることで得られる乾燥成形体は、スラリーを加圧または減圧濾過せずに、自然乾燥して得られた乾燥成形体と比較して、ヒビ、割れ、及び反りが抑制される。
当該工程で得られた乾燥成形体を用いることで、寸法精度が高いシリカガラスを得ることができる。
脱水成形体を乾燥させる方法としては、例えば、大気中で自然乾燥させる方法、及び一般的な乾燥機を用いて乾燥させる方法が挙げられる。
脱水成形体を均一に乾燥させる観点から、スポンジや多孔質セラミックス等の台座に脱水成形体を載せて乾燥させることが好ましい。このような条件で乾燥させることで、高度にヒビ、割れ、及び反りを抑制することができる。
乾燥時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、自然乾燥であれば１日〜１４日程度、６０℃の乾燥器であれば１時間〜２日程度で乾燥可能であり、シリカスラリーの仕込み量とシリカの割合（質量％）から算出したシリカ質量＋１０％の範囲内になるまで乾燥すればよい。
前記脱水成形体を得る工程で得られた脱水成形体を乾燥させることで、シリカを主成分とする乾燥成形体を得ることができる。
前記工程で得られた密に粒子が充填されている脱水成形体を乾燥させることで得られる乾燥成形体は、スラリーを加圧または減圧濾過せずに、自然乾燥して得られた乾燥成形体と比較して、ヒビ、割れ、及び反りが抑制される。
当該工程で得られた乾燥成形体を用いることで、寸法精度が高いシリカガラスを得ることができる。
脱水成形体を乾燥させる方法としては、例えば、大気中で自然乾燥させる方法、及び一般的な乾燥機を用いて乾燥させる方法が挙げられる。
脱水成形体を均一に乾燥させる観点から、スポンジや多孔質セラミックス等の台座に脱水成形体を載せて乾燥させることが好ましい。このような条件で乾燥させることで、高度にヒビ、割れ、及び反りを抑制することができる。
乾燥時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、自然乾燥であれば１日〜１４日程度、６０℃の乾燥器であれば１時間〜２日程度で乾燥可能であり、シリカスラリーの仕込み量とシリカの割合（質量％）から算出したシリカ質量＋１０％の範囲内になるまで乾燥すればよい。
上記工程によって得られた乾燥成形体は、後述する乾燥成形体を焼成する工程において、高真空での加熱処理が不要であり、一般的な大気焼成炉で焼成するだけで透光性を有するシリカガラスを得ることができる。
（加圧成形体を得る工程）
加圧成形体は、上述のシリカガラス製造用のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形する工程とを有する製造方法によって得ることができる。
得られる加圧成形体はシリカを主成分とする。
加圧成形体は、上述のシリカガラス製造用のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形する工程とを有する製造方法によって得ることができる。
得られる加圧成形体はシリカを主成分とする。
以下、上述のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程について説明する。
スラリーを乾燥させる方法としては、自然乾燥、乾燥機による乾燥、スプレードライヤーを使用する方法などが挙げられる。乾燥後の粉体に含まれる粒子、及び粒子の集合体の形状は特に制限されないが、例えば、スプレードライヤーを用いバインダーを必要に応じて添加することで、顆粒（複数個の粒子からなる球状の粒子の集合体）を得ることもできる。また、自然乾燥、乾燥機による乾燥を行なった後に、粉砕処理を行なうことで粗粒子（複数個の粒子からなる歪な粒子の集合体）を得ることもできる。粉砕処理後の粗粒子を、所定の目開きのメッシュ、フィルター、またはフルイに通してもよい。目開きは、４２５μｍ以下であることが好ましく、２１０μｍ以下であることがより好ましい。
乾燥時間は、スラリー量に依存するが、６０℃の乾燥器であれば７日程度で乾燥可能であり、１００℃の乾燥器であれば１日程度で乾燥可能であり、シリカスラリーの仕込み量とシリカの割合（質量％）から算出したシリカ質量＋１０％の範囲内になるまで乾燥すればよい。
スラリーを乾燥させる方法としては、自然乾燥、乾燥機による乾燥、スプレードライヤーを使用する方法などが挙げられる。乾燥後の粉体に含まれる粒子、及び粒子の集合体の形状は特に制限されないが、例えば、スプレードライヤーを用いバインダーを必要に応じて添加することで、顆粒（複数個の粒子からなる球状の粒子の集合体）を得ることもできる。また、自然乾燥、乾燥機による乾燥を行なった後に、粉砕処理を行なうことで粗粒子（複数個の粒子からなる歪な粒子の集合体）を得ることもできる。粉砕処理後の粗粒子を、所定の目開きのメッシュ、フィルター、またはフルイに通してもよい。目開きは、４２５μｍ以下であることが好ましく、２１０μｍ以下であることがより好ましい。
乾燥時間は、スラリー量に依存するが、６０℃の乾燥器であれば７日程度で乾燥可能であり、１００℃の乾燥器であれば１日程度で乾燥可能であり、シリカスラリーの仕込み量とシリカの割合（質量％）から算出したシリカ質量＋１０％の範囲内になるまで乾燥すればよい。
以下、得られた粉体を加圧成形する工程について説明する。
粉体の加圧成形は、一軸プレス、冷間静水圧プレス、射出成形、などを使用することができ、加圧成形と焼成処理を併せた熱間静水圧焼結、放電プラズマ焼結、なども使用することができる。成形性をよくするために、樹脂等のバインダーを添加することもできる。
加圧成形は、例えば、５〜５０φ程度の金属製の金型を用いて、室温にて加圧圧力を、例えば一軸プレスで０．５〜５．０ＭＰａ程度で０．５〜５分間程度保形したのち、冷間静水圧プレスで０．３〜３．０ｔｏｎ程度で０．５〜１０分間程度加圧することが好ましい。
粉体の加圧成形は、一軸プレス、冷間静水圧プレス、射出成形、などを使用することができ、加圧成形と焼成処理を併せた熱間静水圧焼結、放電プラズマ焼結、なども使用することができる。成形性をよくするために、樹脂等のバインダーを添加することもできる。
加圧成形は、例えば、５〜５０φ程度の金属製の金型を用いて、室温にて加圧圧力を、例えば一軸プレスで０．５〜５．０ＭＰａ程度で０．５〜５分間程度保形したのち、冷間静水圧プレスで０．３〜３．０ｔｏｎ程度で０．５〜１０分間程度加圧することが好ましい。
図２に、粉体を加圧成形する工程において用いることができる、一軸プレス装置の概略構成を示す。
一軸プレス装置は、金型（１０）、上パンチ（７）、及び下パンチ（９）で構成される。
図２において、下パンチ（９）、及び金型（１０）を組み立てたのち、粉体を投入し、金属製の金型中に粉体（８）を充填する。そののち、上下方向から圧力を加えて高密度な成形体をつくることができる。必要に応じて下パンチ（９）を静置させて、上パンチ（７）のみで加圧することも可能である。
一軸プレス装置は、金型（１０）、上パンチ（７）、及び下パンチ（９）で構成される。
図２において、下パンチ（９）、及び金型（１０）を組み立てたのち、粉体を投入し、金属製の金型中に粉体（８）を充填する。そののち、上下方向から圧力を加えて高密度な成形体をつくることができる。必要に応じて下パンチ（９）を静置させて、上パンチ（７）のみで加圧することも可能である。
図３に、粉体を加圧成形する工程において用いることができる、湿式法による冷間静水圧プレス装置の概略構成を示す。
冷間静水圧プレス装置は、成形モールド（１１）、圧力媒体（１３）、及び高圧容器（１４）で構成される。
成形モールド（１１）に、粉体、または一軸プレスで予めプレ成形した成形体（１２）を充填して密封した後、高圧容器（１４）内の圧力媒体（１３）中に直接浸漬し、成形モールド（１１）の外面に一様な等方圧を作用させて成形することで、高密度な成形体をつくることができる。
成形モールド（１１）は、粉体、または成形体（１２）を密封できるものであれば何でもよく、硬質ゴムやビニールを用いることができる。
冷間静水圧プレス装置は、成形モールド（１１）、圧力媒体（１３）、及び高圧容器（１４）で構成される。
成形モールド（１１）に、粉体、または一軸プレスで予めプレ成形した成形体（１２）を充填して密封した後、高圧容器（１４）内の圧力媒体（１３）中に直接浸漬し、成形モールド（１１）の外面に一様な等方圧を作用させて成形することで、高密度な成形体をつくることができる。
成形モールド（１１）は、粉体、または成形体（１２）を密封できるものであれば何でもよく、硬質ゴムやビニールを用いることができる。
上記工程によって得られたシリカを主成分とする加圧成形体は、後述する加圧成形体を焼成する工程において、高真空での加熱処理が不要であり、一般的な大気焼成炉で焼成するだけで透光性を有するシリカガラスを得ることができる。
（乾燥成形体、または加圧成形体を焼成する工程）
得られた乾燥成形体、または加圧成形体は、電気炉で焼成することでヒビ、割れ、及び反りのないガラスを得ることができる。用いられる電気炉は、特に制限されず、例えば大気炉、雰囲気炉、真空炉、などが挙げられる。従来技術では透光性を有するシリカガラスを得る観点から真空炉を選択することが好ましかったが、本技術では大気炉を用いても十分な透光性が得られる。従って、電気炉は、生産性の観点から大気炉であることが好ましい。
一定の温度条件下において焼成による反応の進み方は、シリカ粒子の粒子径、及び比表面積に依存するため、焼成温度は、用いるシリカ粒子の粒子径、及び比表面積に応じて適宜選択することができる。
例えば、シリカ粒子の粒子径が大きい（比表面積が小さい）場合、シリカ粒子同士が反応しにくいため、比較的高温であることが好ましい。
得られた乾燥成形体、または加圧成形体は、電気炉で焼成することでヒビ、割れ、及び反りのないガラスを得ることができる。用いられる電気炉は、特に制限されず、例えば大気炉、雰囲気炉、真空炉、などが挙げられる。従来技術では透光性を有するシリカガラスを得る観点から真空炉を選択することが好ましかったが、本技術では大気炉を用いても十分な透光性が得られる。従って、電気炉は、生産性の観点から大気炉であることが好ましい。
一定の温度条件下において焼成による反応の進み方は、シリカ粒子の粒子径、及び比表面積に依存するため、焼成温度は、用いるシリカ粒子の粒子径、及び比表面積に応じて適宜選択することができる。
例えば、シリカ粒子の粒子径が大きい（比表面積が小さい）場合、シリカ粒子同士が反応しにくいため、比較的高温であることが好ましい。
乾燥成形体を焼成する場合、焼成温度は、通常１０００℃〜１７００℃程度であり、１０００℃〜１４００℃程度であることが好ましい。
シリカの結晶化を抑制し、十分な透光性を有するシリカガラスを製造する観点から、１７００℃以下であることが好ましく、十分に粒子同士の表面を反応させ、十分な強度のシリカガラスを得る観点から、１０００℃以上であることが好ましい。
例えば、シリカ粒子としてヒュームドシリカを含むスラリーから得られた乾燥成形体を焼成する場合は、焼成温度は、１０５０℃〜１３００℃程度であることが好ましい。
焼成時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、最高温度に達してから３０分〜１２時間程度にすることが好ましい。また、昇温速度は６０℃／時間〜６００℃／時間程度が好ましく、シリカガラスの反りを抑制する観点から６０℃／時間〜３００℃／時間程度がより好ましい。
シリカの結晶化を抑制し、十分な透光性を有するシリカガラスを製造する観点から、１７００℃以下であることが好ましく、十分に粒子同士の表面を反応させ、十分な強度のシリカガラスを得る観点から、１０００℃以上であることが好ましい。
例えば、シリカ粒子としてヒュームドシリカを含むスラリーから得られた乾燥成形体を焼成する場合は、焼成温度は、１０５０℃〜１３００℃程度であることが好ましい。
焼成時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、最高温度に達してから３０分〜１２時間程度にすることが好ましい。また、昇温速度は６０℃／時間〜６００℃／時間程度が好ましく、シリカガラスの反りを抑制する観点から６０℃／時間〜３００℃／時間程度がより好ましい。
加圧成形体を焼成する場合、焼成温度は、通常１０００℃〜１７００℃程度であり、１０００℃〜１４００℃程度であることが好ましい。
シリカの結晶化を抑制し、十分な透光性を有するシリカガラスを製造する観点から、１４００℃以下であることが好ましく、十分に粒子同士の表面を反応させ、十分な強度のシリカガラスを得る観点から、１０００℃以上であることが好ましい。
例えば、シリカ粒子としてヒュームドシリカを含むスラリーから得られた加圧成形体を焼成する場合は、焼成温度は、１２００℃〜１３５０℃程度であることが好ましい。
焼成時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、最高温度に達してから３０分〜１２時間程度にすることが好ましい。また、昇温速度は６０℃／時間〜６００℃／時間程度が好ましく、シリカガラスの反りを抑制する観点から６０℃／時間〜３００℃／時間程度がより好ましい。
シリカの結晶化を抑制し、十分な透光性を有するシリカガラスを製造する観点から、１４００℃以下であることが好ましく、十分に粒子同士の表面を反応させ、十分な強度のシリカガラスを得る観点から、１０００℃以上であることが好ましい。
例えば、シリカ粒子としてヒュームドシリカを含むスラリーから得られた加圧成形体を焼成する場合は、焼成温度は、１２００℃〜１３５０℃程度であることが好ましい。
焼成時間は、乾燥成形体のサイズや厚みに依存するため一概には言えないが、最高温度に達してから３０分〜１２時間程度にすることが好ましい。また、昇温速度は６０℃／時間〜６００℃／時間程度が好ましく、シリカガラスの反りを抑制する観点から６０℃／時間〜３００℃／時間程度がより好ましい。
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。得られたスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５２μｍであった。粒度分布はMalvern社製マスターサイザー2000にて測定した。
続いて、過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）を、シリカと過酸化水素の質量比が１００：４．７となるように添加し、１０分攪拌した。得られたスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
過酸化水素水を滴下したシリカスラリーを圧力０．７ＭＰａにて、メンブレンフィルター（ミリポア社製、オムニポア、孔径０．４５μｍ）上で２時間減圧濾過し、脱水成形体を得た。
脱水成形体をさらに室温で７日間乾燥させ、乾燥成形体を得た。
乾燥成形体を箱型電気炉にて大気中で１１００℃、６時間焼成して、透光性を有するシリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリス（一枚の塊状）で透光性を有するシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ０．６９ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が８７％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は８６％であった。光の透過率の測定は、紫外可視近赤外分光光度計(Jasco製V-670)にて、積分球ユニットを用いて測定した。
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。得られたスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５２μｍであった。粒度分布はMalvern社製マスターサイザー2000にて測定した。
続いて、過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）を、シリカと過酸化水素の質量比が１００：４．７となるように添加し、１０分攪拌した。得られたスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
過酸化水素水を滴下したシリカスラリーを圧力０．７ＭＰａにて、メンブレンフィルター（ミリポア社製、オムニポア、孔径０．４５μｍ）上で２時間減圧濾過し、脱水成形体を得た。
脱水成形体をさらに室温で７日間乾燥させ、乾燥成形体を得た。
乾燥成形体を箱型電気炉にて大気中で１１００℃、６時間焼成して、透光性を有するシリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリス（一枚の塊状）で透光性を有するシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ０．６９ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が８７％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は８６％であった。光の透過率の測定は、紫外可視近赤外分光光度計(Jasco製V-670)にて、積分球ユニットを用いて測定した。
実施例２
過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）を、シリカと過酸化水素の質量比が１００：１４．１となるように添加すること以外は実施例１と同様に行なった。過酸化水素を添加した後の、シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスで透光性を有するシリカガラスであった。
得られたシリカガラス（厚さ０．７２ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が９３％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は９２％であった。
過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）を、シリカと過酸化水素の質量比が１００：１４．１となるように添加すること以外は実施例１と同様に行なった。過酸化水素を添加した後の、シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスで透光性を有するシリカガラスであった。
得られたシリカガラス（厚さ０．７２ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が９３％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は９２％であった。
実施例３
過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）をシリカと過酸化水素の質量比が１００：２３．４となるように添加すること以外は実施例１と同様に行なった。過酸化水素を添加した後の、シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスで透光性を有するシリカガラスであった。
得られたシリカガラス（厚さ０．７４ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が８７％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は８２％であった。
過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）をシリカと過酸化水素の質量比が１００：２３．４となるように添加すること以外は実施例１と同様に行なった。過酸化水素を添加した後の、シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスで透光性を有するシリカガラスであった。
得られたシリカガラス（厚さ０．７４ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が８７％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は８２％であった。
実施例４
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
続いて、過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）をシリカと過酸化水素の質量比が１００：４．７となるように滴下し、１０分攪拌した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
次に乾燥機にて６０℃で７日間得られたシリカスラリーを乾燥した後、アルミナ乳鉢で解砕した。その後、目開き２１０μｍのフルイで篩別し、２１０μｍ未満である粉体を得た。
上記２１０μｍ未満の粉体を、室温で一軸プレスにて２０φの金型に１分間３ＭＰａでプレス成形したのち、冷間静水圧プレスで３分間１ｔｏｎを荷重し、加圧成形体を得た。
得られた加圧成形体を箱型電気炉にて大気中で１２００℃、６時間焼成して、透光性を有するシリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ１．０ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が３９％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は４０％であった。
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
続いて、過酸化水素水（和光純薬製、試薬特級、質量分率30.0％）をシリカと過酸化水素の質量比が１００：４．７となるように滴下し、１０分攪拌した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２８１μｍであった。
次に乾燥機にて６０℃で７日間得られたシリカスラリーを乾燥した後、アルミナ乳鉢で解砕した。その後、目開き２１０μｍのフルイで篩別し、２１０μｍ未満である粉体を得た。
上記２１０μｍ未満の粉体を、室温で一軸プレスにて２０φの金型に１分間３ＭＰａでプレス成形したのち、冷間静水圧プレスで３分間１ｔｏｎを荷重し、加圧成形体を得た。
得られた加圧成形体を箱型電気炉にて大気中で１２００℃、６時間焼成して、透光性を有するシリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ１．０ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの光の透過率が３９％であり、波長２３０ｎｍの光の透過率は４０％であった。
比較例１
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
シリカスラリーを圧力０．７ＭＰａにて、メンブレンフィルター（ミリポア社製、オムニポア、孔径０．４５μｍ）上で２時間減圧濾過し、脱水成形体を得た。
脱水成形体をさらに室温で７日間乾燥させ、乾燥成形体を得た。
乾燥成形体を箱型電気炉にて大気中で１１００℃、６時間焼成して、シリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ０．６４ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの透過率が７７%であった。さらに波長２３０ｎｍの透過率は７８％であった。
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
シリカスラリーを圧力０．７ＭＰａにて、メンブレンフィルター（ミリポア社製、オムニポア、孔径０．４５μｍ）上で２時間減圧濾過し、脱水成形体を得た。
脱水成形体をさらに室温で７日間乾燥させ、乾燥成形体を得た。
乾燥成形体を箱型電気炉にて大気中で１１００℃、６時間焼成して、シリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、脱水成形体を収縮させた形状で得られ、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ０．６４ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの透過率が７７%であった。さらに波長２３０ｎｍの透過率は７８％であった。
比較例２
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
次に乾燥機にて６０℃で７日間上記のスラリーを乾燥した後、アルミナ乳鉢で解砕した。その後、目開き２１０μｍのフルイで篩別し、２１０μｍ未満の粉体を得た。
上記、２１０μｍ未満の粉体を、室温で一軸プレスにて２０φの金型に１分間３ＭＰａでプレス成形したのち、冷間静水圧プレスで３分間１ｔｏｎを荷重し、成形体を箱型電気炉にて大気中で１２００℃、６時間焼成して、シリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ１．０ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの透過率が３０％であった。さらに波長２３０ｎｍの透過率は３１％であった。
シリカの割合が８質量％となるように、ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、アエロジル（登録商標）３８０ＰＥ、１次粒子径７ｎｍ）を水に分散させ、シリカスラリーを調整した。シリカスラリーは超音波ホモジナイザー（BRANSON製、SONIFIER450、3/4”ソリッド型粉砕ホーン装着）にて分散した。シリカスラリーに含まれる固形分の体積粒度分布Ｄ９０は０．２５１μｍであった。
次に乾燥機にて６０℃で７日間上記のスラリーを乾燥した後、アルミナ乳鉢で解砕した。その後、目開き２１０μｍのフルイで篩別し、２１０μｍ未満の粉体を得た。
上記、２１０μｍ未満の粉体を、室温で一軸プレスにて２０φの金型に１分間３ＭＰａでプレス成形したのち、冷間静水圧プレスで３分間１ｔｏｎを荷重し、成形体を箱型電気炉にて大気中で１２００℃、６時間焼成して、シリカガラスを得た。得られたシリカガラスは、一切の割れ、欠けが無いモノリスなシリカガラスであった。得られたシリカガラス（厚さ１．０ｍｍ）の全光線透過率を測定したところ、波長２５４ｎｍの透過率が３０％であった。さらに波長２３０ｎｍの透過率は３１％であった。
表１及び２から明らかなように、過酸化水素を含むスラリーを用いて製造された、実施例１−３のシリカガラス及び実施例４のシリカガラスは、それぞれ、過酸化水素を含まないスラリーを用いて製造された、比較例１のシリカガラス及び比較例２のシリカガラスに比べて、波長２３０ｎｍ及び波長２５４ｎｍの光の透過率が高かった。
１…装置内空間Ａ、
２…シリカスラリー、
３…フィルター、
４…フィルターサポート、
５…装置内空間Ｂ、
６…装置壁
７…上パンチ
８…粉体（シリカ）
９…下パンチ
１０…金型
１１…成形モールド
１２…粉体（シリカ）または成形体
１３…圧力媒体
１４…圧力容器。
２…シリカスラリー、
３…フィルター、
４…フィルターサポート、
５…装置内空間Ｂ、
６…装置壁
７…上パンチ
８…粉体（シリカ）
９…下パンチ
１０…金型
１１…成形モールド
１２…粉体（シリカ）または成形体
１３…圧力媒体
１４…圧力容器。
Claims (6)
- シリカ粒子、水、及び過酸化水素を含む、シリカガラス製造用のスラリー。
- シリカ粒子に対する過酸化水素の割合が、０．５質量％以上４０質量％以下である、請求項１記載のスラリー。
- 請求項１または２記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させる工程とを有する、乾燥成形体の製造方法。
- 請求項１または２記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形する工程とを有する、加圧成形体の製造方法。
- 請求項１または２記載のスラリーを脱水成形し、脱水成形体を得る工程と、得られた脱水成形体を乾燥させ、乾燥成形体を得る工程と、得られた乾燥成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
- 請求項１または２記載のスラリーを乾燥させ、粉体を得る工程と、得られた粉体を加圧成形し、加圧成形体を得る工程と、得られた加圧成形体を焼成する工程とを有するシリカガラスの製造方法。
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