JP2020523278A - 石英ガラス体の調製 - Google Patents

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Abstract

本発明は、石英ガラス体の調製方法であって、（５０１）二酸化ケイ素造粒体を準備する工程と、（５０２）上記二酸化ケイ素造粒体から第１ガラス融液を作製する工程と、（５０３）上記ガラス融液の少なくとも一部からガラス製品を作製する工程と、（５０４）上記ガラス製品のサイズを低減させて、石英ガラス粒を得る工程と、（５０５）上記石英ガラス粒からさらなるガラス融液を作製する工程と、（５０６）上記さらなるガラス融液の少なくとも一部から石英ガラス体を作製する工程とを備える方法に関する。さらには、本発明は、この方法により得ることができる石英ガラス体に関する。【選択図】図５

Description

本発明は、石英ガラス体の調製方法であって、ｉ．）二酸化ケイ素造粒体を準備する工程と、ｉｉ．）上記二酸化ケイ素造粒体から第１ガラス融液を作製する工程と、ｉｉｉ．）上記ガラス融液の少なくとも一部からガラス製品を作製する工程と、ｉｖ．）上記ガラス製品のサイズを低減させて、石英ガラス粒を得る工程と、ｖ．）上記石英ガラス粒からさらなるガラス融液を作製する工程と、ｖｉ．）上記さらなるガラス融液の少なくとも一部から石英ガラス体を作製する工程とを備える方法に関する。さらには、本発明は、この方法により得ることができる石英ガラス体に関する。さらには、本発明は、当該石英ガラス体のさらなる加工により得ることができる反応器に関する。
石英ガラス、石英ガラス製品及び石英ガラスを含有する製品が知られている。同様に、石英ガラス、石英ガラス体及び石英ガラスの粒の種々の調製方法が、すでに知られている。それにもかかわらず、さらに高い純度を有する、すなわち不純物が存在しない石英ガラスを調製することができる調製方法を突き止めるために相当の努力が依然として行われている。石英ガラス及びその加工製品の応用の多くの分野では、例えば純度に関して、高い要求が課せられる。これは、とりわけ、半導体の製作において生産ステップでの応用に提供される石英ガラスに当てはまる。ここで、ガラス体のあらゆる不純物は、半導体内の欠陥に、従って製作における不良品に、潜在的につながり得る。それゆえ、これらのプロセスで用いられる様々な高純度石英ガラスは、調製するのに手間がかかる。これらは、高価である。
さらには、安価な上述の高純度石英ガラス及びそれから得られる製品に対する市場の要求が存在する。それゆえ、高純度石英ガラスを以前より低価格で提供できることは、１つの願望である。これに関連して、よりコスト効率のよい調製方法及びより廉価な原材料ソースの両方が、求められている。
石英ガラス粒の調製のための公知の方法は、二酸化ケイ素を溶融する工程と、その融液からガラス製品を作製する工程と、そのガラス製品のサイズを粒まで低減させる工程とを備える。最初に作製されたガラス製品の不純物は、その粒から作製された石英ガラス体の、特に高温で、荷重下での破損につながる可能性があり、又はその石英ガラス体を特定の目的に使用できなくする可能性がある。石英ガラス体の原材料中の不純物は、放出され、処理される半導体コンポーネントに移される可能性もある。これは、例えばエッチングプロセスに当てはまり、半導体ビレットの不良品につながる。それゆえ、公知の調製方法に伴う共通の問題は、石英ガラス体の純度の品質の不十分性である。
さらなる態様は原材料の効率に関する。他所で副生成物として蓄積する石英ガラス及び原材料は、これらの副生成物を例えば建設におけるフィラーとして用いたり、又はそれらをごみとして有償で処分したりするのではなく、好ましくは石英ガラス製品のための工業プロセスに入力することが、有利と思われる。これらの副生成物は、フィルタで細塵として分離除去されることが多い。この細塵は、特に衛生、作業安全性、及び取り扱いに関して、さらなる問題をもたらす。
本発明の目的は、技術の現状に存在する欠点の１つ以上を少なくとも部分的に克服することである。
長い寿命を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。コンポーネントという用語は、特に、化学的処理工程及び／又は物理的処理工程のための反応器内で用いることができるデバイスを含むと理解されたい。
半導体の製作において、特にウエハの調製において、特定の処理工程に特に好適なガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。そのような特定の処理工程の例は、プラズマエッチング、化学エッチング、及びプラズマドーピングである。
高い透明性を有する、ガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
気泡がない又は低い気泡含有量を有する、ガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い輪郭精度を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。特に、高温で変形しないガラス製コンポーネントを提供することが本発明の目的である。特に、大きいサイズに形成されたときでさえ形態安定であるガラス製コンポーネントを提供することが本発明の目的である。
耐引裂性及び耐破損性のガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
調製するのが効率的なガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
調製のコスト効率がよいガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
調製に長いさらなる加工ステップ、例えば焼き戻しが必要とされないガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い耐熱衝撃性を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。特に、大きい熱変動に対してごくわずかな熱膨張を呈するガラス製コンポーネントを提供することが本発明の目的である。
高い硬度を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い純度を有し、外来原子による低い汚染度を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。外来原子という用語は、１０ｐｐｍ未満の濃度の意図的に導入されたのではない構成要素を意味するために用いられる。
低含有量のドーパント材料を含有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い材料均質性を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。材料均質性は、コンポーネント内に含まれる元素及び化合物、特にＯＨ、塩素、金属、特にアルミニウム、アルカリ土類金属、高融点金属、及びドーパント材料の分布の均一性の尺度である。
熱荷重のもとで低応力を呈するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
石英ガラス製の薄型コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。長い動作寿命を有するガラス製コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
石英ガラス製の大型コンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
低マーブリング（大理石模様）を有する石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。透過スペックルを何ら有しない石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い透明性を有する石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
低い気泡含有量を有するか又はさらには気泡がない石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
簡単にエッチングすることができる石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
均一に密に焼結される石英ガラス製のコンポーネントを提供することが、本発明のさらなる目的である。
コスト効率がよい合成石英ガラス製溶融坩堝を提供することが、本発明のさらなる目的である。
石英ガラスコンポーネントでの使用に好適であり、かつ上記の目的の少なくとも１つ、好ましくはいくつかを少なくとも部分的に解決する石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
高い透明性を有する石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
できるだけ少ない気泡を有する、すなわち低い気泡含有量を有するか又はさらには気泡がない石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
長さ全体にわたって高い均質性を有する石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
特に、長さ全体にわたって高い材料均質性を有する石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
特に、長さ全体にわたって高い光学的均質性を有する石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
明確な組成の石英ガラスを含む石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
高純度の石英ガラス体を提供することが、本発明のさらなる目的である。
効率的にかつコスト効率がよく石英ガラス体を提供することが、さらなる目的である。
上記の目的の少なくとも一部が少なくとも部分的に解決される石英ガラス体を調製することができる方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
ガラス、特に石英ガラス及びそのコンポーネントを提供できる方法であって、ガラスが高純度及びできるだけ少ない気泡を有する方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
単純にかつほとんど労力をかけずに石英ガラス体を調製できる方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
高速で石英ガラス体を形成できる方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
低い不良品率で石英ガラス体を調製できる方法を提供することが、本発明のさらなる目的である。
上述の目的のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に実現することに対する寄与が、独立請求項によりなされる。従属請求項は、上記目的のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に実現することに寄与する好ましい実施形態を提供する。
｜１｜石英ガラス体の調製方法であって、
ｉ．）二酸化ケイ素造粒体を準備する工程であって、
Ｉ．高熱法により製造された二酸化ケイ素粉末を準備する工程、
ＩＩ．上記二酸化ケイ素粉末を二酸化ケイ素造粒体へと加工する工程であって、この二酸化ケイ素造粒体は上記二酸化ケイ素粉末よりも大きい粒径を有する工程
を備える工程と、
ｉｉ．）上記二酸化ケイ素造粒体から第１ガラス融液を作製する工程と、
ｉｉｉ．）上記第１ガラス融液の少なくとも一部からガラス製品を作製する工程と、
ｉｖ．）上記ガラス製品のサイズを低減させて、石英ガラス粒を得る工程と、
ｖ．）上記石英ガラス粒からさらなるガラス融液を作製する工程と、
ｖｉ．）上記さらなるガラス融液の少なくとも一部から上記石英ガラス体を作製する工程と
を備える方法。
｜２｜上記ガラス製品が、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］上記ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、及び
Ｈ］円筒形状、
のうちの少なくとも１つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれ上記ガラス製品の総重量に基づく実施形態｜１｜に記載の方法。
｜３｜工程ｉ．）において、１〜１０ｐｐｍの量の炭素が添加される実施形態｜１｜又は実施形態｜２｜に記載の方法。
｜４｜工程ＩＩ．が、
ＩＩ．１． 液相を準備する工程、
ＩＩ．２． 上記二酸化ケイ素粉末を上記液相と混合し、スラリーを得る工程、及び
ＩＩ．３． 上記スラリーを造粒し、上記二酸化ケイ素造粒体を得る工程
を備える実施形態｜１｜から実施形態｜３｜のいずれか１つに記載の方法。
｜５｜工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）のうちの少なくとも１つが溶融坩堝内で実施され、この溶融坩堝が、少なくとも１つの入口及び出口を有し、この入口が上記出口の上方に配置されている実施形態｜１｜から実施形態｜４｜のいずれか１つに記載の方法。
｜６｜工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）のうちの少なくとも１つにおける溶融エネルギーが、固体表面を介して溶融材料に伝達される実施形態｜１｜から実施形態｜５｜のいずれか１つに記載の方法。
｜７｜工程ｉｉｉ．）における上記ガラス製品、工程ｖｉ．）における上記石英ガラス体又はこれらの両方が坩堝延伸法で製造される実施形態｜１｜から実施形態｜６｜のいずれか１つに記載の方法。
｜８｜工程ｉｖ．）におけるサイズ低減が高電圧放電パルスによってもたらされる実施形態｜１｜から実施形態｜７｜のいずれか１つに記載の方法。
｜９｜上記二酸化ケイ素粉末が、シロキサン、ケイ素アルコキシド及びケイ素ハロゲン化物からなる群から選択される化合物から調製できる実施形態｜１｜から実施形態｜８｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１０｜上記二酸化ケイ素造粒体が、
Ａ）１〜１０ｐｐｍの範囲の炭素含有量を有する実施形態｜１｜から実施形態｜９｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１１｜上記二酸化ケイ素造粒体が、以下の特徴、
Ｂ）２０〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
Ｃ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
Ｄ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
Ｅ）２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｆ）０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
Ｇ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
Ｈ）２３〜２６°の範囲の安息角、
Ｉ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
Ｊ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
Ｋ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０
のうちの少なくとも１つを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ上記二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づく実施形態｜１｜から実施形態｜１０｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１２｜上記石英ガラス粒が、以下の特徴、
Ｉ／ ５００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
ＩＩ／ ６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ＩＩＩ／ ２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ＩＶ／ １ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｖ／ １．１〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
ＶＩ／ ５０〜５０００μｍの範囲の上記融液挿入物についての粒子径Ｄ５０、
ＶＩＩ／ ０．５〜５ｍｍの範囲の上記スラリー挿入物についての粒子径Ｄ５０、
ＶＩＩＩ／ ２ｐｐｍ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
ＩＸ／ ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
のうちの少なくとも１つを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ上記石英ガラス粒の総重量に基づく実施形態｜１｜から実施形態｜１１｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１３｜上記石英ガラス体が、以下の特徴、
［Ａ］０．５超、例えば０．６超又は０．７超、特に好ましくは０．９超の透過率、及び
［Ｂ］上記石英ガラス製品１ｋｇに対して０．５〜５００の範囲のブリスタリング
を特徴とする実施形態｜１｜から実施形態｜１２｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１４｜上記石英ガラス体が、以下の特徴、
［Ｃ］０．０５〜１ｍｍの範囲の平均粒子径、
［Ｄ］１ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
［Ｅ］２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲の密度、
［Ｆ］５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
［Ｇ］２ｐｐｍ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
［Ｈ］円筒形状、
［Ｉ］シート、
［Ｊ］５００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
［Ｋ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
［Ｌ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
［Ｍ］５×１０１８／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量
のうちの少なくとも１つを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ上記石英ガラス体の総重量に基づく実施形態｜１｜から実施形態｜１３｜のいずれか１つに記載の方法。
｜１５｜実施形態｜１｜から実施形態｜１４｜のいずれか１つに記載の方法により得ることができる石英ガラス粒。
｜１６｜光ダクトの調製方法であって、
Ａ／ 実施形態｜１５｜に記載の、又は実施形態｜１｜から実施形態｜１４｜のいずれか１つに記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、上記石英ガラス体は最初に、少なくとも１つの開口を有する中空体を得るために加工される工程と、
Ｂ／ 工程Ａ／からの上記中空体に上記少なくとも１つの開口を通して１以上のコアロッドを導入して、前駆体を得る工程と、
Ｃ／ 上記前駆体を加熱しながら延伸し、１又はいくつかのコア及び外被Ｍ１を有する光ダクトを得る工程と
を備える方法。
｜１７｜発光体の調製方法であって、
（ｉ）実施形態｜１５｜に記載の、又は実施形態｜１｜から実施形態｜１４｜のいずれか１つに記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、上記石英ガラス体は最初に、中空体を得るために加工される工程と、
（ｉｉ）任意に、上記中空体に電極を取り付ける工程と、
（ｉｉｉ）上記中空体にガスを充填する工程と
を備える方法。
｜１８｜成形体の調製方法であって、
（１）実施形態｜１５｜に記載の、又は実施形態｜１｜から実施形態｜１４｜のいずれか１つに記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程と、
（２）上記石英ガラス体を成形して、上記成形体を得る工程と
を備える方法。
フロー図（石英ガラス体の調製方法）。 フロー図（二酸化ケイ素造粒体Ｉの調製方法）。 フロー図（二酸化ケイ素造粒体ＩＩの調製方法）。 フロー図（石英ガラス粒の調製方法）。 フロー図（石英ガラス体の調製方法）。 フロー図（光ダクトの調製方法）。 フロー図（発光体の調製方法。 炉内の吊り下げ式坩堝の概略図。 炉内の立設式坩堝の概略図。 フラッシングリングを備える坩堝の概略図。 噴霧塔の概略図。 露点測定装置を備える坩堝の概略図。 ガス圧焼結炉（ＧＤＳ炉）の概略図。
一般的事項
本明細書において、開示された範囲は境界値も含む。それゆえ、パラメータＡに関して「Ｘ〜Ｙの範囲」という形の開示は、Ａが値Ｘ、Ｙ、及びＸとＹとの間の値をとることができることを意味する。パラメータＡに関して「Ｙ以下（最大Ｙ）」という形の、一方側が境界付けられた範囲は、同様に値Ｙ及びＹ未満の値を意味する。
本発明の第１の態様は、石英ガラス体の調製方法であって、
ｉ．）二酸化ケイ素造粒体を準備する工程であって、工程を備える工程と、
ｉｉ．）上記二酸化ケイ素造粒体から第１ガラス融液を作製する工程と、
ｉｉｉ．）上記第１ガラス融液の少なくとも一部からガラス製品を作製する工程と、
ｉｖ．）上記ガラス製品のサイズを低減させて、石英ガラス粒を得る工程と、
ｖ．）上記石英ガラス粒からさらなるガラス融液を作製する工程と、
ｖｉ．）上記さらなるガラス融液の少なくとも一部から上記石英ガラス体を作製する工程と
を備える方法である。
工程ｉ．）
本発明によれば、二酸化ケイ素造粒体の準備は、
Ｉ． 高熱法により製造された二酸化ケイ素粉末を準備する工程、及び
ＩＩ． 上記二酸化ケイ素粉末を加工して、二酸化ケイ素造粒体を得る工程であって、上記二酸化ケイ素造粒体は上記二酸化ケイ素粉末よりも大きい粒径を有する工程
を備える。
粉末は、１〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する乾燥固体物質の複数の粒子を意味する。
二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末を造粒することにより得ることができる。二酸化ケイ素造粒体は、一般に、３ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積及び１．５ｇ／ｃｍ３未満の密度を有する。造粒は、粉末粒子を顆粒に変換することを意味する。造粒中に、複数の二酸化ケイ素粉末粒子のクラスターの形態、すなわち「二酸化ケイ素顆粒」と呼ばれるより大きい塊状物の形態が形成される。これらは、「二酸化ケイ素造粒体粒子」又は「造粒体粒子」とも呼ばれることが多い。集合として、顆粒は造粒体を形成し、例えば上記二酸化ケイ素顆粒は「二酸化ケイ素造粒体」を形成する。この二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末よりも大きい粒径を有する。粉末を造粒体へと変換するための造粒手順は、より詳細に後述される。
本発明の文脈では、二酸化ケイ素粒は、二酸化ケイ素体、特に石英ガラス体のサイズ低減により得ることができる二酸化ケイ素粒子を意味する。二酸化ケイ素粒は、一般に、１．２ｇ／ｃｍ３超、例えば１．２〜２．２ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは約２．２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。さらには、二酸化ケイ素粒のＢＥＴ表面積は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２０１４−０１に従って決定すると、好ましくは一般に１ｍ２／ｇ未満である。
原則として、当業者が好適と考える全ての二酸化ケイ素粒子を、選択することができる。好ましいのは、二酸化ケイ素造粒体及び二酸化ケイ素粒である。
粒径又は粒子径は、下式に従って「面積円相当径ｘＡｉ」として与えられる粒子の直径を意味し、
Figure 2020523278
 上記式中、Ａｉは、画像解析により観察した粒子の表面積を表す。好適な測定方法は、例えばＩＳＯ １３３２２−１：２０１４又はＩＳＯ １３３２２−２：２００９である。「より大きい粒径」等の比較による開示は、比較される値が同じ方法で測定されることを常に意味する。
二酸化ケイ素粉末
本発明に関しては、合成二酸化ケイ素粉末、つまり高熱法により製造された二酸化ケイ素粉末、が使用される。
この二酸化ケイ素粉末は、少なくとも２つの粒子を有する任意の二酸化ケイ素粉末でよい。調製方法として、当業者が当技術分野で普及しており好適であると考える任意の方法を使用することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、石英ガラスの調製において、特にいわゆる「スート体」の調製において、副生成物として生成される。このようなソースからの二酸化ケイ素は、しばしば「スートダスト」とも呼ばれることが多い。
二酸化ケイ素粉末の好ましいソースは、火炎加水分解バーナーの適用によりスート体の合成的調製から得られる二酸化ケイ素粒子である。スート体の調製では、円筒ジャケット面を有する回転担持管が、バーナー列に沿って前後に動かされる。火炎加水分解バーナーには、バーナーガスとしての酸素及び水素、並びに二酸化ケイ素一次粒子を作製するための原材料を供給することができる。二酸化ケイ素一次粒子は、好ましくは、最大１００ｎｍの一次粒子径を有する。火炎加水分解により生成される二酸化ケイ素一次粒子は、凝集又は塊状化して約９μｍの粒子径（ＤＩＮ ＩＳＯ １３３２０：２００９−１）を有する二酸化ケイ素粒子を形成する。この二酸化ケイ素粒子では、二酸化ケイ素一次粒子は、走査型電子顕微鏡によりそれらの形態により識別可能であり、一次粒子径を測定することができる。二酸化ケイ素粒子の一部分は、長手方向軸を中心として回転している担持管の円筒ジャケット面上に堆積される。このようにして、スート体が、一層ずつビルドアップされる。二酸化ケイ素粒子の別の部分は、担持管の円筒ジャケット面上には堆積されず、むしろ例えばフィルタシステム内にダストとして蓄積する。この二酸化ケイ素粒子の他の部分が、しばしば「スートダスト」とも呼ばれる二酸化ケイ素粉末を構成する。一般に、担持管上に堆積される二酸化ケイ素粒子の部分は、二酸化ケイ素粒子の総重量に基づき、スート体調製に関してスートダストとして蓄積する二酸化ケイ素粒子の部分より大きい。
最近、スートダストは、一般に廃棄物として面倒かつ高価な様式で処分され、又は例えば道路工事において付加価値のないフィラー材料として、染料業界で添加剤として、タイル業界のための原材料として、及び建築用基礎の修復に用いられるヘキサフルオロケイ酸の調製のために、使用される。本発明の場合、スートダストは、好適な原材料であり、高品質製品を得るように加工することができる。
火炎加水分解により調製される二酸化ケイ素は、通常、高熱法二酸化ケイ素と呼ばれる。高熱法二酸化ケイ素は、通常、非晶質の二酸化ケイ素一次粒子又は二酸化ケイ素粒子の形で入手可能である。
好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、混合ガスから火炎加水分解により調製することができる。この場合、二酸化ケイ素粒子も、火炎加水分解において作製され、塊状物又は凝集体が形成される前に取り出される。ここでは、上記でスートダストと呼んだ二酸化ケイ素粉末が、主生成物である。
二酸化ケイ素粉末を作製するための好適な原材料は、好ましくは、シロキサン、ケイ素アルコキシド、及び無機ケイ素化合物である。シロキサンは、直鎖状ポリアルキルシロキサン及び環状ポリアルキルシロキサンを意味する。好ましくは、ポリアルキルシロキサンは、下記一般式を有し、
ＳｉｐＯｐＲ２ｐ
上記式中、ｐは、少なくとも２、好ましくは２〜１０、特に好ましくは３〜５の整数であり、
Ｒは、１〜８個のＣ原子、好ましくは１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、特に好ましくはメチル基である。
特に好ましいのは、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、及びデカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、又はこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるシロキサンである。シロキサンがＤ３、Ｄ４、及びＤ５を含む場合、好ましくはＤ４が主成分である。主成分は、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末の総量に基づき、好ましくは少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも８０重量％、例えば少なくとも９０重量％又は少なくとも９４重量％、特に好ましくは少なくとも９８重量％の量で存在する。好ましいケイ素アルコキシドは、テトラメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランである。二酸化ケイ素粉末の原材料として好ましい無機ケイ素化合物は、ケイ素ハロゲン化物、シリケート、炭化ケイ素、及び窒化ケイ素である。二酸化ケイ素粉末の原材料として特に好ましい無機ケイ素化合物は、四塩化ケイ素及びトリクロロシランである。
好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、シロキサン、ケイ素アルコキシド及びケイ素ハロゲン化物からなる群から選択される化合物から調製できる。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、及びデカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメトキシシラン及びメチルトリメトキシシラン、四塩化ケイ素、並びにトリクロロシラン、又はこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される化合物から、例えば四塩化ケイ素及びオクタメチルシクロテトラシロキサンから、特に好ましくはオクタメチルシクロテトラシロキサンから、調製することができる。
火炎加水分解により四塩化ケイ素から二酸化ケイ素を作製するためには、種々のパラメータが重要である。好適な混合ガスの好ましい組成は、火炎加水分解において２５〜４０体積％の範囲の酸素含有量を含む。水素含有量は、４５〜６０体積％の範囲でよい。四塩化ケイ素含有量は、好ましくは５〜３０体積％であり、上記体積％のすべては、ガス流の総体積に基づく。さらに好ましいのは、上述の体積割合の酸素、水素、及びＳｉＣｌ４の組み合わせである。火炎加水分解における火炎は、好ましくは１５００〜２５００℃の範囲、例えば１６００〜２４００℃の範囲、特に好ましくは１７００〜２３００℃の範囲の温度を有する。好ましくは、火炎加水分解で作製される二酸化ケイ素一次粒子は、塊状物又は凝集体が形成される前に二酸化ケイ素粉末として取り出される。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素粉末は、以下の特徴、
ａ． ２０〜６０ｍ２／ｇの範囲、例えば２５〜５５ｍ２／ｇ、又は３０〜５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは２０〜４０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、
ｂ． ０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３、例えば０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲、好ましくは０．０３〜０．１５ｇ／ｃｍ３の範囲、さらに好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲、又は０．０５〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
ｃ． ５０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満又は３０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２０ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
ｄ． ２００ｐｐｍ未満、例えば１５０ｐｐｍ未満又は１００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜８０ｐｐｍの範囲の塩素含有量、
ｅ． ２００ｐｐｂ未満、例えば１〜１００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜８０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
ｆ． ５ｐｐｍ未満、例えば２ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲のアルミニウムとは異なる金属の総含有量、
ｇ． 粉末粒子の少なくとも７０重量％が、１０〜１００ｎｍ未満の範囲、例えば１５〜１００ｎｍ未満の範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する、
ｈ． ０．００１〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．００２〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲又は０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲、好ましくは０．０１〜０．０６ｇ／ｃｍ３の範囲、好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲、又は０．１５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
ｉ． ５重量％未満、例えば０．２５〜３重量％の範囲、特に好ましくは０．５〜２重量％の範囲の残留水分含有量、
ｊ． １〜７μｍの範囲、例えば２〜６μｍの範囲又は３〜５μｍの範囲、特に好ましくは３．５〜４．５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
ｋ． ６〜１５μｍの範囲、例えば７〜１３μｍの範囲又は８〜１１μｍの範囲、特に好ましくは８．５〜１０．５μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
ｌ． １０〜４０μｍの範囲、例えば１５〜３５μｍの範囲、特に好ましくは２０〜３０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記重量％、ｐｐｍ、及びｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく。
二酸化ケイ素粉末は、二酸化ケイ素を含有する。好ましくは、この二酸化ケイ素粉末は、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末の総重量に対し、９５重量％超、例えば９８重量％超又は９９重量％超又は９９．９重量％超の割合の二酸化ケイ素を含有する。特に好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、二酸化ケイ素粉末の総重量に対し９９．９９重量％超の割合の二酸化ケイ素を含有する。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末の総重量に対し、５ｐｐｍ未満、例えば２ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｍ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素粉末は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、タングステン、チタン、鉄及びクロムである。これらは、例えば元素形態で、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、３０ｐｐｍ未満、例えば２０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１５ｐｐｍ未満の総含有量のさらなる構成要素を有し、ｐｐｍは、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末の総重量に基づく。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素粉末は、少なくとも１ｐｐｂの含有量のさらなる構成要素を有する。さらなる構成要素は、以下の群、すなわち二酸化ケイ素、塩素、アルミニウム、ＯＨ基、に属さない二酸化ケイ素粉末のすべての構成要素を意味する。
本発明の文脈では、構成要素が化学元素であるとき、構成要素への言及は、構成要素が元素として、イオンとして、又は化合物若しくは塩内に存在してもよいことを意味する。例えば、「アルミニウム」という用語は、金属のアルミニウムに加えて、アルミニウム塩、酸化アルミニウム、及びアルミニウム金属錯体も含む。例えば、「塩素」という用語は、元素状塩素に加えて、塩化ナトリウム及び塩化水素等の塩化物を含む。しばしば、さらなる構成要素は、それらを含有する材料と同じ凝集状態で存在する。
本発明の文脈では、構成要素が化学化合物又は官能基である場合、構成要素への言及は、構成要素が、開示の形態で、帯電した化学化合物として、又は化学化合物の誘導体として存在してもよいことを意味する。例えば、化学材料エタノールへの言及は、エタノールに加えて、エタノレート、例えばナトリウムエタノレートも含む。「ＯＨ基」への言及は、シラノール、水、及び金属水酸化物も含む。例えば、酢酸の文脈では、誘導体への言及は、酢酸エステル及び無水酢酸も含む。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも７０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。一次粒子径は、ＩＳＯ １３３２０：２００９−１０に従って動的光散乱により測定される。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも７５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも８０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも８５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも９０％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
好ましくは、粉末粒子の数に基づき、二酸化ケイ素粉末の粉末粒子の少なくとも９５％は、１００ｎｍ未満、例えば１０〜１００ｎｍ又は１５〜１００ｎｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲の一次粒子径を有する。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、１〜７μｍの範囲、例えば２〜６μｍの範囲又は３〜５μｍの範囲、特に好ましくは３．５〜４．５μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、６〜１５μｍの範囲、例えば７〜１３μｍの範囲又は８〜１１μｍの範囲、特に好ましくは８．５〜１０．５μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、１０〜４０μｍの範囲、例えば１５〜３５μｍの範囲、特に好ましくは２０〜３０μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、２０〜６０ｍ２／ｇの範囲、例えば２５〜５５ｍ２／ｇ、又は３０〜５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは２０〜４０ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ表面積）を有する。ＢＥＴ表面積は、測定する表面におけるガス吸着に基づくＤＩＮ ６６１３２による、ブルナウアー（Ｂｒｕｎａｕｅｒ）、エメット（Ｅｍｍｅｔ）及びテラー（Ｔｅｌｌｅｒ）（ＢＥＴ）の方法に従って決定される。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、７未満、例えば３〜６．５又は３．５〜６又は４〜５．５の範囲、特に好ましくは４．５〜５の範囲のｐＨ値を有する。ｐＨ値は、単一ロッド測定電極（水中に４％の二酸化ケイ素粉末）により決定することができる。
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．又はａ．／ｂ．／ｆ．又はａ．／ｂ．／ｇ．、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．又はａ．／ｂ．／ｃ．／ｇ．又はａ．／ｂ．／ｆ．／ｇ．、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．／ｇ．を有する。
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満である。
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｆ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲である。
二酸化ケイ素粉末は、好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
二酸化ケイ素粉末は、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲である。
二酸化ケイ素粉末は、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
二酸化ケイ素粉末は、さらに好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｆ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
二酸化ケイ素粉末は、特に好ましくは特徴組み合わせａ．／ｂ．／ｃ．／ｆ．／ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、かさ密度は、０．０５〜０．３ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の総含有量は、１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲であり、粉末粒子の少なくとも７０重量％は、２０〜１００ｎｍ未満の範囲の一次粒子径を有する。
工程ＩＩ．
本発明によれば、二酸化ケイ素粉末は、工程ＩＩで二酸化ケイ素造粒体を得るために加工され、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末より大きい粒径を有する。この目的のために、粒径の増大につながる当業者に公知のいずれのプロセスも好適である。
二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末の粒径より大きい粒径を有する。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の粒径は、二酸化ケイ素粉末の粒径の５００〜５０，０００倍、例えば１，０００〜１０，０００倍の大きさ、特に好ましくは２，０００〜８，０００倍の大きさの範囲である。
好ましくは、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、工程ｉ．）で準備される二酸化ケイ素造粒体の少なくとも９０％、例えば少なくとも９５重量％又は少なくとも９８重量％、特に好ましくは少なくとも９９重量％以上は、高熱法により製造された二酸化ケイ素粉末から構成される。
好ましくは、上記二酸化ケイ素造粒体は、
Ａ）１〜１０ｐｐｍの範囲の炭素含有量
を有する。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、用いられる二酸化ケイ素造粒体は、以下の特徴、
Ｂ）２０ｍ２／ｇ〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
Ｃ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
Ｄ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
Ｅ）２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｆ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
Ｇ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．１５〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
Ｈ）２３〜２６°の範囲の安息角、
Ｉ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
Ｊ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
Ｋ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくはすべてを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づく。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、球状形態を有する。球状形態は、粒子の円形又は長円形の形状を意味する。二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、例えば０．８〜１．２ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、特に好ましくは０．８５〜１．１ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度を有する。特徴ＳＰＨＴ３は、試験方法の中で説明される。
さらには、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、例えば０．８〜１．２Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、特に好ましくは０．８５〜１．１Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性を有する。平均対称性Ｓｙｍｍ３の特徴は、試験方法の中で説明される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。しばしば、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１ｐｐｍ未満、好ましくは４０〜９００ｐｐｂの範囲、例えば５０〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは６０〜５００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄及びクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
二酸化ケイ素造粒体は、例えば分子、イオン、又は元素の形でさらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、５００ｐｐｍ未満、例えば３００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。特に、さらなる構成要素は、炭素、フッ化物、ヨウ化物、臭化物、リン、又はこれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択することができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、１０ｐｐｍ未満、例えば８ｐｐｍ未満又は５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂの炭素が二酸化ケイ素造粒体中に含まれる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは７０ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しかしながら、しばしば少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が二酸化ケイ素造粒体の中に含まれる。
好ましくは、工程ＩＩ．は、以下の
ＩＩ．１． 液体を準備する工程、
ＩＩ．２． 上記二酸化ケイ素粉末を上記液体と混合し、スラリーを得る工程、
ＩＩ．３． 上記スラリーを造粒する、好ましくは噴霧乾燥する工程であって、上記二酸化ケイ素造粒体が得られる工程
を備える。
本発明に関しては、液体は、１０１３ｈＰａの圧力及び２０℃の温度において液状である材料又は材料の混合物を意味する。
「スラリー」は、本発明に関しては、少なくとも２つの材料の混合物を意味し、この混合物は、一般的な条件下で考える場合、少なくとも１種の液体及び少なくとも１種の固体を含む。
好適な液体は、当業者に公知であり、本願のために好適と思われるすべての材料及び材料の混合物である。好ましくは、液体は、有機液体及び水からなる群から選択される。好ましくは、液体中の二酸化ケイ素粉末の溶解度は、０．５ｇ／Ｌ未満、好ましくは０．２５ｇ／Ｌ未満、特に好ましくは０．１ｇ／Ｌ未満であり、ｇ／Ｌは、それぞれ液体１リットル当たりのｇ二酸化ケイ素粉末として与えられている。
好ましい好適な液体は、極性溶媒である。これらは、有機液体又は水でよい。好ましくは、液体は、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、及びこれらの２つ以上の混合物からなる群から選択される。特に好ましくは、液体は、水である。特に好ましくは、液体は、蒸留水又は脱イオン水を含む。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーを得るように加工される。二酸化ケイ素粉末は、室温では事実上液体に不溶性であるが、高い重量割合で液体内に導入して二酸化ケイ素粉末を含むスラリーを得ることができる。
二酸化ケイ素粉末及び液体は、任意の様式で混合されてよい。例えば、二酸化ケイ素粉末を液体に添加してもよく、液体を二酸化ケイ素粉末に添加してもよい。混合物は、添加中又は添加後に撹拌されてもよい。特に好ましくは、混合物は、添加中及び添加後に撹拌される。撹拌の例は、振り混ぜ及びかき混ぜ、又は両者の組み合わせである。好ましくは、二酸化ケイ素粉末は、かき混ぜ下で液体に添加することができる。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素粉末の一部分は、液体に添加することができ、このようにして得られた混合物は、撹拌され、その後混合物は、二酸化ケイ素粉末の残りの部分と混合される。同様に、液体の一部分を二酸化ケイ素粉末に添加することができ、このようにして得られた混合物は、撹拌され、その後混合物は、液体の残りの部分と混合される。
二酸化ケイ素粉末と液体を混合することにより、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーが得られる。好ましくは、この二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、二酸化ケイ素粉末が液体中に均一に分布した懸濁液である。「均一」とは、各位置における二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの密度及び組成が、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの総量に基づき、平均密度及び平均組成から１０％を超えて外れないことを意味する。液体中の二酸化ケイ素粉末の均一分布は、上述の撹拌により調製されてもよく、若しくは得られてもよく、又はその両方であってもよい。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、１０００〜２０００ｇ／Ｌの範囲、例えば１２００〜１９００ｇ／Ｌ又は１３００〜１８００ｇ／Ｌの範囲、特に好ましくは１４００〜１７００ｇ／Ｌの範囲の１リットル当たりの重量を有する。１リットル当たりの重量は、容積較正された容器の重さを量ることにより測定される。
好ましい実施形態によれば、以下の特徴、
｛ａ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、プラスチック表面と接触した状態で輸送される、
｛ｂ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーはせん断される、
｛ｃ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、０℃超、好ましくは５〜３５℃の範囲の温度を有する、
｛ｄ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、７のｐＨ値において０〜−１００ｍＡの範囲、例えば−２０〜−６０ｍＡ、特に好ましくは−３０〜−４５ｍＡのゼータ電位を有する、
｛ｅ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、７以上、例えば７超の範囲のｐＨ値、又は７．５〜１３若しくは８〜１１、特に好ましくは８．５〜１０の範囲のｐＨ値を有する、
｛ｆ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、７未満、例えば１〜５の範囲又は２〜４の範囲、特に好ましくは３〜３．５の範囲の等電点を有する、
｛ｇ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、いずれの場合もスラリーの総重量に対し、少なくとも４０重量％、例えば５０〜８０重量％の範囲、又は５５〜７５重量％の範囲、特に好ましくは６０〜７０重量％の範囲の固形物含有量を有する、
｛ｈ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、ＤＩＮ ５３０１９−１（５ｒｐｍ、３０重量％）に従う、５００〜１０００ｍＰａｓの範囲、例えば６００〜９００ｍＰａｓ又は６５０〜８５０ｍＰａｓの範囲、特に好ましくは７００〜８００ｍＰａｓの範囲の粘度を有する、
｛ｉ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、ＤＩＮ ＳＰＥＣ ９１１４３−２（水中で３０重量％、２３℃、５ｒｐｍ／５０ｒｐｍ）に従って、３〜６の範囲、例えば３．５〜５の範囲、特に好ましくは４．０〜４．５の範囲のチキソトロピーを有する、
｛ｊ｝二酸化ケイ素粉末を含むスラリー中の二酸化ケイ素粒子は、ＤＩＮ ＩＳＯ １３３２０−１に従って、二酸化ケイ素粉末を含む４重量％スラリー中において、１００〜５００ｎｍの範囲、例えば２００〜３００ｎｍの範囲の懸濁液中の平均粒子径を有する、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つが、上記二酸化ケイ素粉末を含むスラリーに当てはまる。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含む４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、５０〜２５０ｎｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０ｎｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含む４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、１００〜４００ｎｍの範囲、特に好ましくは２００〜２５０ｎｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含む４重量％水性スラリー中の二酸化ケイ素粒子は、２００〜６００ｎｍの範囲、特に好ましくは３５０〜４００ｎｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。粒子径は、ＤＩＮ ＩＳＯ １３３２０−１に従って測定される。
「等電点」は、ゼータ電位が値０をとるｐＨ値を意味する。ゼータ電位は、ＩＳＯ １３０９９−２：２０１２に従って測定される。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーのｐＨ値は、上記の範囲の値に設定される。好ましくは、ｐＨ値は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーにＮａＯＨ又はＮＨ３等の材料を例えば水溶液として添加することにより、設定することができる。このプロセスの間、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、しばしば撹拌される。
造粒
二酸化ケイ素造粒体は、造粒により二酸化ケイ素粉末から得られる。造粒は、粉末粒子の顆粒への変換を意味する。造粒中、「二酸化ケイ素顆粒」と呼ばれるより大きい塊状物は、複数の二酸化ケイ素粉末粒子の塊状化により形成される。これらは、「二酸化ケイ素粒子」、「二酸化ケイ素造粒体粒子」、又は「造粒体粒子」とも呼ばれることが多い。集合として、顆粒は、造粒体を構成し、例えば二酸化ケイ素顆粒は、「二酸化ケイ素造粒体」を構成する。
本願の場合、当業者に公知であり、二酸化ケイ素粉末の造粒のために好適であると当業者に思われる任意の造粒プロセスを、原則として選択することができる。造粒プロセスは、塊状化造粒プロセス又はプレス造粒プロセスとして分類し、湿式造粒プロセス及び乾式造粒プロセスとしてさらに分類することができる。公知の方法は、造粒プレートにおけるロール式造粒、噴霧造粒、遠心粉砕、流動層造粒、造粒ミルを用いる造粒プロセス、圧縮、ロールプレス、ブリケッティング、スキャビング、又は押出成形である。
噴霧乾燥
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの噴霧造粒により得られる。噴霧造粒は、噴霧乾燥としても知られる。
噴霧乾燥は、好ましくは噴霧塔で行われる。噴霧乾燥のために、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、好ましくは高温の加圧下に置かれる。次いで、加圧された二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、ノズルを介して減圧され、このようにして噴霧塔内に噴霧される。その後、液滴が形成され、この液滴は瞬間的に乾燥し、まず乾燥微小粒子（「核」）を形成する。この微小粒子は、粒子に加えられるガス流と共に、流動層を形成する。このようにして、微小粒子は、浮遊状態に維持され、従ってさらなる液滴を乾燥させるための表面を形成することができる。
二酸化ケイ素粉末を含むスラリーが噴霧塔内に噴霧される際に通るノズルは、好ましくは噴霧塔の内部への入口を形成する。
ノズルは、好ましくは噴霧中、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーとの接触面を有する。「接触面」は、噴霧中に二酸化ケイ素粉末を含むスラリーと接触するノズルの領域を意味する。しばしば、ノズルの少なくとも一部は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーが噴霧中に案内される際に通る管として形成され、従って中空管の内側は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーと接触する。
接触面は、好ましくはガラス、プラスチック、又はこれらの組み合わせを含む。好ましくは、接触面は、ガラス、特に好ましくは石英ガラスを含む。好ましくは、接触面は、プラスチックを含む。原則として、プロセス温度で安定であり、いずれの異種原子も二酸化ケイ素粉末を含むスラリーに渡さない当業者に公知のすべてのプラスチックが、好適である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１種のオレフィンを含むホモポリマー又はコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、又はこれらの２種以上の組み合わせを含むホモポリマー又はコポリマーである。好ましくは、接触面は、例えば石英ガラス及びポリオレフィンからなる群から選択され、特に好ましくは石英ガラス及びポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマー又はコポリマーからなる群から選択される、ガラス、プラスチック、又はこれらの組み合わせ製である。好ましくは、接触面は、金属を含まず、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム及びマンガンを含まない。
接触面とノズルのさらなる部分とが同じ材料又は異なる材料から作製されることが、原則として可能である。好ましくは、ノズルのさらなる部分は、接触面と同じ材料を含む。同様に、ノズルのさらなる部分が接触面とは異なる材料を含むことが、可能である。例えば、接触面は、好適な材料、例えばガラス又はプラスチックで被覆されてもよい。
好ましくは、ノズルは、ノズルの総重量に対し、７０重量％超、例えば７５重量％超又は８０重量％超又は８５重量％超又は９０重量％超又は９５重量％超、特に好ましくは９９重量％超の、ガラス、プラスチック、又はガラス及びプラスチックの組み合わせからなる群から選択される品目から作製されている。
好ましくは、ノズルは、ノズルプレートを含む。ノズルプレートは、好ましくはガラス、プラスチック、又はガラス及びプラスチックの組み合わせ製である。好ましくは、ノズルプレートは、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、ノズルプレートは、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１種のオレフィンを含むホモポリマー又はコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマー又はコポリマーである。好ましくは、ノズルプレートは、金属を含まず、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム及びマンガンを含まない。
好ましくは、ノズルは、スクリューツイスターを含む。スクリューツイスターは、好ましくはガラス、プラスチック、又はガラス及びプラスチックの組み合わせ製である。好ましくは、スクリューツイスターは、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、スクリューツイスターは、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１つのオレフィンを含むホモポリマー又はコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマー又はコポリマーである。好ましくは、スクリューツイスターは、金属を含まず、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム及びマンガンを含まない。
さらには、ノズルは、さらなる構成要素を含んでもよい。好ましいさらなる構成要素は、ノズル本体（特に好ましいのはスクリューツイスター及びノズルプレートを取り囲むノズル本体である）、横材、並びにバッフルである。好ましくは、ノズルは、上記さらなる構成要素の１つ以上、特に好ましくはすべてを含む。さらなる構成要素は、互いから独立して、当業者に公知であり、この目的に好適である原則として任意の材料、例えば金属を含む材料、ガラス、又はプラスチック製でよい。好ましくは、ノズル本体は、ガラス、特に好ましくは石英ガラス製である。好ましくは、さらなる構成要素は、プラスチック製である。好ましいプラスチックは、ポリオレフィン、例えば少なくとも１種のオレフィンを含むホモポリマー又はコポリマー、特に好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含むホモポリマー又はコポリマーである。好ましくは、さらなる構成要素は、金属を含まず、特にタングステン、チタン、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、鉄、バナジウム、ジルコニウム、及びマンガンを含まない。
好ましくは、噴霧塔は、ガス入口及びガス出口を含む。ガス入口を通じて、ガスを噴霧塔の内部に導入することができ、ガス出口を通じて、ガスを排出することができる。ノズルを介してガスを噴霧塔内に導入することも可能である。同様に、ガスは、噴霧塔の出口を介して排出することができる。さらには、ガスは、好ましくはノズルと噴霧塔のガス入口とを介して導入し、噴霧塔の出口と噴霧塔のガス出口とを介して排出することができる。
好ましくは、噴霧塔の内部には、空気、不活性ガス、少なくとも２種の不活性ガス、又は空気と少なくとも１種の不活性ガスとの組み合わせから選択される雰囲気が、好ましくは空気と少なくとも１種の不活性ガス、好ましくは２種の不活性ガスとの組み合わせが、存在する。不活性ガスは、好ましくは窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンからなるリストから選択される。例えば、噴霧塔の内部には、空気、窒素、又はアルゴンが、特に好ましくは空気が、存在する。
さらに好ましくは、噴霧塔内に存在する雰囲気は、ガス流の一部である。ガス流は、好ましくはガス入口を介して噴霧塔内に導入され、ガス出口を介して排出される。ガス流の一部をノズルを介して導入し、ガス流の一部を固形物出口を介して排出することも可能である。ガス流は、噴霧塔内でさらなる構成要素を引き受けてもよい。これらは、噴霧乾燥中に二酸化ケイ素粉末を含むスラリーから来て、ガス流に移動することができる。
好ましくは、乾燥ガス流が、噴霧塔に供給される。乾燥ガス流は、噴霧塔内で設定された温度で凝縮点未満の相対湿度を有するガス又は混合ガスを意味する。１００％の相対空気湿度は、２０℃における１７．５ｇ／ｍ３の含水量に対応する。ガスは、好ましくは１５０〜４５０℃の範囲、例えば２００〜４２０℃又は３００〜４００℃、特に好ましくは３５０〜４００℃の温度に予備加温される。
噴霧塔の内部は、好ましくは温度制御可能である。好ましくは、噴霧塔の内部の温度は、最大５５０℃、例えば３００〜５００℃、特に好ましくは３５０〜４５０℃の値を有する。
ガス流は、好ましくは、ガス入口において１５０〜４５０℃の範囲、例えば２００〜４２０℃又は３００〜４００℃、特に好ましくは３５０〜４００℃の温度を有する。
固形物出口、ガス出口、又はその両方の位置で排出されるガス流は、好ましくは１７０℃未満、例えば５０〜１５０℃、特に好ましくは１００〜１３０℃の温度を有する。
さらには、導入時のガス流と排斥時のガス流との間の温度差は、好ましくは１００〜３３０℃の範囲、例えば１５０〜３００℃である。
このようにして得られた二酸化ケイ素顆粒は、二酸化ケイ素粉末の個々の粒子の塊状物として存在する。二酸化ケイ素粉末の個々の粒子は、塊状物中で引き続き認識可能である。二酸化ケイ素粉末の粒子の平均粒子径は、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲、例えば２０〜５００ｎｍ若しくは３０〜２５０ｎｍ若しくは３５〜２００ｎｍ若しくは４０〜１５０ｎｍの範囲、又は特に好ましくは５０〜１００ｎｍの範囲である。これらの粒子の平均粒子径は、ＤＩＮ ＩＳＯ １３３２０−１に従って測定される。
噴霧乾燥は、助剤の存在下で行われてもよい。原則として、当業者に公知であり、本願のために好適と思われるすべての材料を助剤として用いることができる。補助材料としては、例えば、いわゆる結合剤を考慮に入れることができる。好適な結合材料の例は、酸化カルシウム等の金属酸化物、炭酸カルシウム等の金属カーボネート、並びにセルロース、セルロースエーテル、澱粉、及び澱粉誘導体等の多糖類（ポリサッカライド）である。特に好ましくは、噴霧乾燥は、本発明に関しては助剤なしに実施される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り出す前、取り出した後、又は取り出す前及び取り出した後に、その一部分が分離除去される。分離除去については、当業者に公知であり、好適と思われるすべてのプロセスを考慮に入れることができる。好ましくは、分離除去は、スクリーニング又は篩い分けにより行われる。
好ましくは、噴霧乾燥により形成された二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り出す前に、５０μｍ未満の粒子径、例えば７０μｍ未満の粒子径、特に好ましくは９０μｍ未満の粒子径を有する粒子が、スクリーニングにより分離除去される。スクリーニングは、好ましくはサイクロン配置を使用して行われ、サイクロン配置は、好ましくは噴霧塔の下部領域に、特に好ましくは噴霧塔の出口の上方に配置される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体を噴霧塔から取り出した後に、１０００μｍ超の粒子径、例えば７００μｍ超の粒子径、特に好ましくは５００μｍ超の粒子径を有する粒子が、篩い分けにより分離除去される。粒子の篩い分けは、原則として、当業者に公知であり、この目的に好適であるすべてのプロセスにより行うことができる。好ましくは、篩い分けは、振動シュートを使用して行われる。
好ましい実施形態によれば、噴霧塔に入るノズルを通じた二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの噴霧乾燥は、以下の特徴、
ａ］噴霧塔内における噴霧造粒、
ｂ］４０ｂａｒ以下、例えば１．３〜２０ｂａｒ、１．５〜１８ｂａｒ若しくは２〜１５ｂａｒ若しくは４〜１３ｂａｒの範囲、又は特に好ましくは５〜１２ｂａｒの範囲の、ノズルにおける二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの圧力の存在。ここで、圧力は絶対値で示されている（ｐ＝０ｈＰａと比較して）、
ｃ］１０〜５０℃の範囲、好ましくは１５〜３０℃の範囲、特に好ましくは１８〜２５℃の範囲の、噴霧塔内に進入時の液滴の温度、
ｄ］１００〜４５０℃の範囲、例えば２５０〜４４０℃の範囲、特に好ましくは３５０〜４３０℃の、噴霧塔に向かって方向付けられたノズルの側部の温度、
ｅ］０．０５〜１ｍ３／ｈ（ｍ３／時間）の範囲、例えば０．１〜０．７ｍ３／ｈ又は０．２〜０．５ｍ３／ｈの範囲、特に好ましくは０．２５〜０．４ｍ３／ｈの範囲の、ノズルを通過する二酸化ケイ素粉末を含むスラリーのスループット、
ｆ］いずれの場合も二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの総重量に対し、少なくとも４０重量％、例えば５０〜８０重量％の範囲、又は５５〜７５重量％の範囲、特に好ましくは６０〜７０重量％の範囲の、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの固形物含有量、
ｇ］１０〜１００ｋｇ／分の範囲、例えば２０〜８０ｋｇ／分又は３０〜７０ｋｇ／分の範囲、特に好ましくは４０〜６０ｋｇ／分の範囲の、噴霧塔に入るガス流入、
ｈ］１００〜４５０℃の範囲、例えば２５０〜４４０℃の範囲、特に好ましくは３５０〜４３０℃の、噴霧塔内に進入時のガス流の温度、
ｉ］１７０℃未満の、噴霧塔から退出するときのガス流の温度、
ｊ］ガスは、空気、窒素、及びヘリウム、又はこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択され、好ましくは空気である、
ｋ］いずれの場合も噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、５重量％未満、例えば３重量％未満若しくは１重量％未満又は０．０１〜０．５重量％の範囲、特に好ましくは０．１〜０．３重量％の範囲の、噴霧塔から取り出す時の造粒体の残留水分含有量、
ｌ］噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも５０重量％が、１〜１００ｓの範囲、例えば１０〜８０ｓの期間の、特に好ましくは２５〜７０ｓの期間にわたる、飛行時間を完了する、
ｍ］噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも５０重量％が、２０ｍ超、例えば３０ｍ超若しくは５０ｍ超若しくは７０ｍ超若しくは１００ｍ超若しくは１５０ｍ超若しくは２００ｍ超又は２０〜２００ｍ若しくは１０〜１５０ｍ若しくは２０〜１００ｍの範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の飛行経路をカバーする、
ｎ］噴霧塔は、円筒状の幾何形状を有する、
ｏ］１０ｍ超、例えば１５ｍ超若しくは２０ｍ超若しくは２５ｍ超若しくは３０ｍ超又は１０〜２５ｍの範囲、特に好ましくは１５〜２０ｍの範囲の噴霧塔の高さ、
ｐ］造粒体を噴霧塔から取り出す前に、９０μｍ未満のサイズを有する粒子をスクリーニングにより排除する、
ｑ］好ましくは振動シュートで造粒体を噴霧塔から取り出した後に、５００μｍ超のサイズを有する粒子を篩い分けにより排除する、
ｒ］二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの液滴のノズルからの退出は、垂直線から３０〜６０度の角度で、特に好ましくは垂直線から４５度の角度で発生する、
のうちの少なくとも１つ、例えば２つ又は３つ、特に好ましくはすべてにより特徴付けられる。
垂直線は、重力ベクトルの方向を意味する。
飛行経路は、顆粒を形成するように噴霧塔のガスチャンバ内のノズルを退出してから、飛行及び落下の活動の完了までに、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーの液滴がカバーする経路を意味する。飛行及び落下の活動は、頻繁に、顆粒が噴霧塔衝突の床と衝突するか、又は顆粒が噴霧塔の床上にすでに存在する他の顆粒と衝突するかの、いずれか最初に発生する方により終了する。
飛行時間は、顆粒が噴霧塔内の飛行経路をカバーするために必要とする期間である。好ましくは、顆粒は、噴霧塔内でらせん状の飛行経路を有する。
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも６０重量％が、２０ｍ超、例えば３０ｍ超若しくは５０ｍ超若しくは７０ｍ超若しくは１００ｍ超若しくは１５０ｍ超若しくは２００ｍ超又は２０〜２００ｍ若しくは１０〜１５０ｍ若しくは２０〜１００ｍの範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも７０重量％が、２０ｍ超、例えば３０ｍ超若しくは５０ｍ超若しくは７０ｍ超若しくは１００ｍ超若しくは１５０ｍ超若しくは２００ｍ超又は２０〜２００ｍ若しくは１０〜１５０ｍ若しくは２０〜１００ｍの範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも８０重量％が、２０ｍ超、例えば３０ｍ超若しくは５０ｍ超若しくは７０ｍ超若しくは１００ｍ超若しくは１５０ｍ超若しくは２００ｍ超又は２０〜２００ｍ若しくは１０〜１５０ｍ若しくは２０〜１００ｍの範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
好ましくは、噴霧乾燥で作製された二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、噴霧造粒体の少なくとも９０重量％が、２０ｍ超、例えば３０ｍ超若しくは５０ｍ超若しくは７０ｍ超若しくは１００ｍ超若しくは１５０ｍ超若しくは２００ｍ超又は２０〜２００ｍ若しくは１０〜１５０ｍ若しくは２０〜１００ｍの範囲、特に好ましくは３０〜８０ｍの範囲の平均飛行経路をカバーする。
ロール式造粒
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーのロール式造粒により得られる。
ロール式造粒は、高温のガスの存在下で二酸化ケイ素粉末を含むスラリーをかき混ぜることにより行われる。好ましくは、ロール式造粒は、かき混ぜ用具を備えたかき混ぜ容器内で行われる。好ましくは、かき混ぜ容器は、かき混ぜ用具とは反対方向に回転する。好ましくは、かき混ぜ容器は、二酸化ケイ素粉末をかき混ぜ容器内に導入する際に通ることができる入口、二酸化ケイ素造粒体を取り出す際に通ることができる出口、ガス入口、及びガス出口を追加的に含む。
二酸化ケイ素粉末を含むスラリーをかき混ぜるために、好ましくはピン型かき混ぜ用具が使用される。ピン型かき混ぜ用具は、かき混ぜ用具の回転軸と同軸の長手方向軸を有する複数の細長ピンを備えたかき混ぜ用具を意味する。ピンの軌道は、好ましくは回転軸を中心とする同軸の円を描く。
好ましくは、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、７未満のｐＨ値、例えば２〜６．５の範囲のｐＨ値、特に好ましくは４〜６の範囲のｐＨ値に設定される。ｐＨ値を設定するために、好ましくは無機酸、例えば塩酸（塩化水素酸）、硫酸、硝酸、及びリン酸からなる群から選択される酸、特に好ましくは塩酸が、使用される。
好ましくは、かき混ぜ容器内には、空気、不活性ガス、少なくとも２種の不活性ガス、又は空気と少なくとも１種の不活性ガス、好ましくは２種の不活性ガス、との組み合わせから選択される雰囲気が、存在する。不活性ガスは、好ましくは窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンからなるリストから選択される。例えば、空気、窒素、又はアルゴン、特に好ましくは空気が、かき混ぜ容器内に存在する。
さらには、好ましくは、かき混ぜ容器内に存在する雰囲気は、ガス流の一部である。ガス流は、好ましくはガス入口を介してかき混ぜ容器内に導入され、ガス出口を介して排出される。ガス流は、かき混ぜ容器内でさらなる構成要素を引き受けてもよい。これらは、ロール式造粒において二酸化ケイ素粉末を含むスラリーから生じ、ガス流内に移動することができる。
好ましくは、乾燥ガス流が、かき混ぜ容器内に供給される。乾燥ガス流は、かき混ぜ容器内で設定された温度で凝縮点未満の相対湿度を有するガス又は混合ガスを意味する。ガスは、好ましくは５０〜３００℃、例えば８０〜２５０℃、特に好ましくは１００〜２００℃の範囲の温度に予備加温される。
好ましくは、用いる二酸化ケイ素粉末を含むスラリー１ｋｇにつき、１時間当たり１０〜１５０ｍ３のガス、例えば１時間当たり２０〜１００ｍ３のガス、特に好ましくは１時間当たり３０〜７０ｍ３のガスが、かき混ぜ容器内に導入される。
混合中、二酸化ケイ素粉末を含むスラリーは、ガス流により乾燥されて二酸化ケイ素顆粒を形成する。形成された造粒体は、かき混ぜ容器から取り出される。
好ましくは、取り出された造粒体は、さらに乾燥される。好ましくは、乾燥は、例えば回転炉内で、連続的に行われる。乾燥のための好ましい温度は、８０〜２５０℃の範囲、例えば１００〜２００℃の範囲、特に好ましくは１２０〜１８０℃の範囲である。
本発明に関しては、プロセス（方法）に関して連続的とは、プロセスを連続的に稼働させることができることを意味する。これは、プロセスに伴う材料の導入及び取り出しを、プロセスが実行されている間継続的に行うことができることを意味する。このためにプロセスを中断する必要はない。
例えば「連続炉」に関して、物体の属性としての連続とは、物体の中で行われるプロセス又は物体の中で行われる工程が連続的に行われうるように、この物体が構成されていることを意味する。
ロール式造粒から得られた造粒体は、篩い分けされてもよい。篩い分けは、乾燥の前又は後に行うことができる。好ましくは、造粒体は、乾燥前に篩い分けされる。好ましくは、５０μｍ未満の粒子径、例えば８０μｍ未満の粒子径、特に好ましくは１００μｍ未満の粒子径を有する顆粒が、篩い分けにより排除される。さらには、好ましくは、９００μｍ超の粒子径、例えば７００μｍ超の粒子径、特に好ましくは５００μｍ超の粒子径を有する顆粒が、篩い分けにより排除される。より大きい粒子の篩い分けによる排除は、原則として、当業者に公知であり、この目的に好適である任意のプロセスにより行うことができる。好ましくは、より大きい粒子の篩い分けによる排除は、振動シュートにより行われる。
好ましい実施形態によれば、ロール式造粒は、以下の特徴、
− 造粒は、回転するかき混ぜ容器内で行われる、
− 造粒は、１時間当たりかつ二酸化ケイ素粉末を含むスラリー１ｋｇ当たり１０〜１５０ｋｇのガスのガス流内で行われる、
− 導入時のガス温度は、４０〜２００℃である、
− １００μｍ未満及び５００μｍ超の粒子径を有する顆粒は、篩い分けにより排除される、
− 形成される顆粒は、１５〜３０重量％の残留水分含有量を有する、
− 形成される顆粒は、８０〜２５０℃で、好ましくは連続乾燥管内で、特に好ましくは１重量％未満の残留水分含有量まで、乾燥される
のうちの少なくとも１つ、例えば２つ又は３つ、特に好ましくはすべてにより特徴付けられる。
好ましくは、造粒、好ましくは噴霧造粒又はロール式造粒、特に好ましくは噴霧造粒により得られた二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体Ｉとも呼ばれるが、この二酸化ケイ素造粒体は、ガラス製品を得るように加工される前に、処理される。この予備処理は、ガラス製品を得るための加工を容易にするか、又は得られるガラス製品の特性に影響を与えるかのいずれかである種々の目的を実現することができる。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、圧縮、精製、表面改質、又は乾燥されてもよい。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉはそれぞれ二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に対し、１〜２００ｐｐｍの範囲、例えば５〜１００ｐｐｍ又は１０〜５０ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１５〜３５ｐｐｍの範囲の炭素含有量ｗＣ（１）を有する。炭素含有量ｗＣ（１）についてのさらに好ましい範囲は、５〜２００ｐｐｍ、５〜５０ｐｐｍ、５〜３５ｐｐｍ又は１０〜３５ｐｐｍである。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、アルカリ土類金属含有量ｗＭ（１）を有する。アルカリ土類金属含有量ｗＭ（１）は、それぞれ二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に対し、好ましくは１０ｐｐｂ〜１０００ｐｐｂの範囲、例えば１００ｐｐｂ〜９００ｐｐｂ又は２００ｐｐｂ〜８００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは３００ｐｐｂ〜７００ｐｐｂの範囲にある。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、炭素含有量ｗＣ（１）を有する二酸化ケイ素Ｉは、様々な方法で製造することができる。原則として、当業者に公知であり、特定の炭素含有量をもたらすのに好適であるすべてのプロセスが考慮される。好ましくは、炭素は、二酸化ケイ素Ｉを調製するためのプロセスに供給される。炭素はどの時点でも供給することができ、例えば、高熱法二酸化ケイ素粉末を調製するとき、二酸化ケイ素造粒体Ｉを調製するとき、特に造粒の前、造粒の間又は造粒の後に供給することができる。
好ましくは、１〜１０ｐｐｍの炭素の含有量が、工程ｉ．）において本発明に係るプロセスに供給される。
炭素は、当業者に公知であり、この目的のために好適である様々な形態で当該方法に供給することができる。好ましくは、炭素は、元素形態で、又は化合物として供給される。元素状炭素は、好ましくは粉末として、例えば非晶質の粉末、特に好ましくはカーボンブラックとして、より好ましくは２００μｍ未満の粒子径を有する粉末として、さらに好ましくは５０〜５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する粉末として供給される。特に好ましくは、５０〜５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する元素状炭素は、カーボンブラックとして供給される。
特に、スート生成を伴って燃焼する６００℃未満の分解点を有する化合物は、特に好適である。このような炭素化合物の例は、炭化水素ガス、特に天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン及びこれらの２種以上の組み合わせ、シロキサン、特にヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン及びこれらの２種以上の組み合わせ、並びにケイ素アルコキシド、特にテトラメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランである。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）は、火炎において高熱法二酸化ケイ素粉末を調製するときの酸素の欠乏により、もたらすことができる。欠乏は、反応相手、特に水素及び１以上の上記の炭素化合物に対して二酸化ケイ素を表すための化学量論量未満の酸素の使用を意味する。このプロセスは、二酸化ケイ素粉末がシロキサン又はケイ素アルコキシドから調製される場合に特に好適である。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）は、炭素をスラリーに添加することによりもたらすことができる。好ましくは、非晶質の炭素粉末がスラリーに添加される。好ましくは、いずれの場合も二酸化ケイ素粉末の総重量に対し、５０００ｐｐｍ未満の含有量、例えば１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの含有量、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２０ｐｐｍの含有量の炭素が、スラリーに添加される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）は、造粒中に炭素を添加することによりもたらすことができる。原則として、造粒中の任意の時点で炭素を添加することが可能である。好ましくは、炭素は、造粒中に、炭素化合物又は２種以上の炭素化合物の組み合わせ、例えば炭化水素ガス、特に好ましくは天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン及びこれらの２種以上の組み合わせの形態で添加される。
噴霧造粒の場合には、炭素は、例えばスラリーと共にノズルを通して噴霧塔内へ噴霧することができる。好ましくは、炭素の含有量は、二酸化ケイ素の総含有量に対し１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの範囲であり、これが、スラリーと共に噴霧塔内へ噴霧される。さらなる例によれば、炭素は、スラリーが噴霧される場所である噴霧塔のガスチャンバ内でガス状炭素化合物として存在することができる。好ましくは、この炭素化合物は、噴霧塔のガスチャンバの容積に対し１ｐｐｂ〜５００ｐｐｍの含有量で存在する。
ロール式造粒の場合には、炭素は、例えば、スラリーの挿入の後に、固体形態で、好ましくは非晶質の炭素粉末として、又はガスとして、好ましくは天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エテン又はこれらの２種以上の組み合わせとしてかき混ぜ容器に添加することができる。好ましくは、炭素は、二酸化ケイ素の総重量に対し、１ｐｐｂ〜５００ｐｐｍ、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１０ｐｐｍの含有量でかき混ぜ容器に添加される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）は、造粒後に炭素を添加することによりもたらすことができる。好ましくは、非晶質の炭素粉末が、造粒後に二酸化ケイ素造粒体Ｉに添加される。好ましくは、炭素は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に対し、５０００ｐｐｍ未満の含有量、例えば１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの含有量、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２０ｐｐｍの含有量で添加される。好ましくは、炭素は、炉内に、例えば連続炉又は非連続炉内に、特に好ましくは回転炉内に添加される。好ましくは、炉は、ガス雰囲気、特に窒素、ヘリウム、水素又はこれらの組み合わせ、特に好ましくは窒素及び水素の組み合わせ又はヘリウム及び水素の組み合わせを含有するガス雰囲気を有する。好ましくは、造粒体は、次いで第２の炉内で、好ましくは１０００〜１３００℃の範囲の温度で処理される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、以下の特徴、
［Ａ］２０〜６０ｍ２／ｇの範囲、又は２０〜５０ｍ２／ｇの範囲、例えば２０〜４０ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは２５〜３５ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積であり、ミクロ細孔部分が、好ましくはＢＥＴ表面積の４〜５ｍ２／ｇの範囲、例えば４．１〜４．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは４．２〜４．８ｍ２／ｇの範囲を占める、
［Ｂ］１８０〜３００μｍの範囲の平均粒子径、
［Ｃ］０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
［Ｄ］５０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満又は３０ｐｐｍ未満又は２０ｐｐｍ未満又は１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜５ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
［Ｅ］２００ｐｐｂ未満、好ましくは１００ｐｐｂ未満、例えば５０ｐｐｂ未満、又は１〜２００ｐｐｂ又は１５〜１００ｐｐｂ、特に好ましくは１〜５０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
［Ｆ］０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．７５〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
［Ｇ］０．１〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．１５〜１．１ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
［Ｈ］２００ｐｐｍ未満、好ましくは１５０ｐｐｍ未満、例えば１００ｐｐｍ未満、若しくは５０ｐｐｍ未満、若しくは１ｐｐｍ未満、若しくは５００ｐｐｂ未満、若しくは２００ｐｐｂ未満、又は１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍ未満の範囲、若しくは１ｐｐｂ〜１００ｐｐｍの範囲、若しくは１ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲、若しくは１０ｐｐｂ〜５００ｐｐｂの範囲、若しくは１０ｐｐｂ〜２００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１ｐｐｂ〜８０ｐｐｂの範囲の塩素含有量、
［Ｉ］１０００ｐｐｂ未満、好ましくは１〜９００ｐｐｂの範囲、例えば１〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜５００ｐｐｂの範囲のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
［Ｊ］１０重量％未満、好ましくは０．０１重量％〜５重量％の範囲、例えば０．０２〜１重量％の範囲、特に好ましくは０．０３〜０．５重量％の範囲の残留水分含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記重量％、ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に基づく。
ＯＨ含有量、すなわちヒドロキシル基含有量は、材料内、例えば二酸化ケイ素粉末内、二酸化ケイ素造粒体内、又は石英ガラス体内のＯＨ基の含有量を意味する。ＯＨ基の含有量は、第１のＯＨバンドと第３のＯＨバンドを比較することにより、赤外分光法により測定される。
塩素含有量は、二酸化ケイ素造粒体内、二酸化ケイ素粉末内、又は石英ガラス体内の元素状塩素又は塩素イオンの含有量を意味する。
アルミニウム含有量は、二酸化ケイ素造粒体内、二酸化ケイ素粉末内、又は石英ガラス体内の元素状アルミニウム又はアルミニウムイオンの含有量を意味する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、４〜５ｍ２／ｇの範囲、例えば４．１〜４．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは４．２〜４．８ｍ２／ｇの範囲のミクロ細孔の割合を有する。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは２．１８〜２．２２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは１８０〜３００μｍの範囲、例えば２２０〜２８０μｍの範囲、特に好ましくは２３０〜２７０μｍの範囲の平均粒子径を有する。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは１５０〜３００μｍの範囲、例えば１８０〜２８０μｍの範囲、特に好ましくは２２０〜２７０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、５０〜１５０μｍの範囲、例えば８０〜１５０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、２５０〜６２０μｍの範囲、例えば２８０〜５５０μｍの範囲、特に好ましくは３００〜４５０μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
粒子径は、二酸化ケイ素粉末内、スラリー内、又は二酸化ケイ素造粒体内に存在する一次粒子から凝集した粒子のサイズを意味する。平均粒子径は、表示材料のすべての粒子径の相加平均を意味する。Ｄ５０値は、粒子の総数に対して、粒子の５０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ１０値は、粒子の総数に対して、粒子の１０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ９０値は、粒子の総数に対して、粒子の９０％が表示値より小さいことを示す。粒子径は、ＩＳＯ １３３２２−２：２００６−１１に従って動的光分析プロセスにより測定される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、球状形態を有する。球状形態は、粒子の円形又は長円形の形状を意味する。二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、例えば０．８〜１．２ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、特に好ましくは０．８５〜１．１ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度を有する。特徴ＳＰＨＴ３は、試験方法の中で説明される。
さらには、二酸化ケイ素造粒体の顆粒は、好ましくは０．７〜１．３Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、例えば０．８〜１．２Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、特に好ましくは０．８５〜１．１Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性を有する。平均対称性Ｓｙｍｍ３の特徴は、試験方法の中で説明される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。しばしば、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づき、１ｐｐｍ未満、好ましくは４０〜９００ｐｐｂの範囲、例えば５０〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは６０〜５００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄及びクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、例えば分子、イオン、又は元素の形でさらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に対し、５００ｐｐｍ未満、例えば３００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。特に、さらなる構成要素は、炭素、フッ化物、ヨウ化物、臭化物、リン、又はこれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択することができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体Ｉの総重量に基づき、１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは７０ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しかしながら、しばしば少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が二酸化ケイ素造粒体Ｉの中に含まれる。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］又は［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］又は［Ａ］／［Ｂ］／［Ｇ］、さらに好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］又は［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｇ］又は［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］／［Ｇ］、特に好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有する。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、好ましくは特徴組み合わせ［Ａ］／［Ｂ］／［Ｃ］／［Ｅ］／［Ｇ］を有し、ＢＥＴ表面積は、２０〜４０ｍ２／ｇの範囲であり、平均粒子径は、１８０〜３００μｍの範囲であり、かさ密度は、０．６〜１．１ｇ／ｍＬの範囲であり、アルミニウム含有量は、１〜５０ｐｐｂの範囲であり、細孔容積は、０．２〜０．８ｍＬ／ｇの範囲である。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩが得られる熱的処理、機械的処理、若しくは化学的処理、又は２つ以上の処理の組み合わせに供されてもよい。
化学的
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、少なくとも２つの粒子を含む。好ましくは、少なくとも２つの粒子は、互いに対して相対的な運動を行うことができる。相対運動を引き起こすための手段として、当業者に公知であり、好適であると当業者に思われる原則としてすべての手段を考慮に入れることができる。特に好ましいのは、混合である。混合は、原則として、任意の様式で行うことができる。好ましくは、供給炉が、このために選択される。従って、少なくとも２つの粒子は、好ましくは、供給炉内、例えば回転炉内で撹拌されることにより、互いに対して相対的な運動を遂行することができる。
供給炉は、炉のロード及びアンロード、いわゆる装入が連続的に行われる炉を意味する。供給炉の例は、回転炉、ロールオーバー式炉、ベルトコンベア炉、コンベア炉、連続プッシャー式炉である。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理のために、回転炉が使用される
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得るための反応物質で処理される。この処理は、二酸化ケイ素造粒体中の特定の材料の濃度を変えるために行われる。二酸化ケイ素造粒体Ｉは、例えばＯＨ基、炭素含有化合物、遷移金属、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属等の、含有量が低減されるべき不純物又は特定の官能性を有してもよい。不純物及び官能性は、出発材料に由来してもよく、又はプロセスの過程で導入されてもよい。二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理は、様々な目的を果たすことができる。例えば、処理された二酸化ケイ素造粒体Ｉ、すなわち二酸化ケイ素造粒体ＩＩを用いることは、ガラス製品を得るための二酸化ケイ素造粒体の加工を簡単化することができる。さらには、この選択を用いて、得られるガラス製品の特性を調節することができる。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、精製又は表面改質されてもよい。このように、二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理は、得られるガラス製品の特性を改善するために用いることができる。
好ましくは、ガス又は複数のガスの組み合わせが、反応物質として好適である。これは、混合ガスとも呼ばれる。原則として、指定の処理に関して公知であり、好適であると思われる当業者に公知のすべてのガスを用いることができる。好ましくは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、ＨＣｌＯ４、空気、不活性ガス、例えばＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又はこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるガスが、用いられる。好ましくは、この処理は、ガス又は２つ以上のガスの組み合わせの存在下で行われる。好ましくは、この処理は、ガス向流又はガス並流で行われる。
好ましくは、反応物質は、ＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｏ３、又はこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。好ましくは、上記のガスの２つ以上の混合物が、二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理のために使用される。Ｆ、Ｃｌ、又はその両方の存在を通じて、例えば遷移金属、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属等の、不純物として二酸化ケイ素造粒体Ｉ中に含まれる金属を取り除くことができる。これに関連して、上述の金属は、混合ガスの構成要素と共に、プロセス条件下でガス化合物を得るように変換されてもよく、ガス化合物は、その後抜き出され、従ってもはや造粒体中に存在しない。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉ中のＯＨ含有量は、二酸化ケイ素造粒体Ｉをこれらのガスで処理することにより、減少させることができる。
好ましくは、ＨＣｌとＣｌ２との混合ガスが、反応物質として用いられる。好ましくは、混合ガスは、１〜３０体積％の範囲、例えば２〜１５体積％の範囲、特に好ましくは３〜１０体積％の範囲のＨＣｌ含有量を有する。同様に、混合ガスは、好ましくは２０〜７０体積％の範囲、例えば２５〜６５体積％の範囲、特に好ましくは３０〜６０体積％の範囲のＣｌ２含有量を有する。１００体積％までの残部は、１種以上の不活性ガス、例えばＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、又は空気から構成されてよい。好ましくは、反応物質中の不活性ガスの割合は、いずれの場合も反応物質の総体積に対し、０〜５０体積％未満の範囲、例えば１〜４０体積％又は５〜３０体積％の範囲、特に好ましくは１０〜２０体積％の範囲である。塩素成分、例えばＨＣｌ又はＣｌ２、がこの混合ガスに含まれる場合、この処理は、「高温塩素化（ｈｏｔ ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ）」とも呼ばれることがある。
Ｏ２、Ｃ２Ｆ２、又はこれらとＣｌ２との混合物が、好ましくは、シロキサンから、又は複数のシロキサンの混合物から調製された二酸化ケイ素造粒体Ｉを精製するために使用される。
ガス又は混合ガスの形の反応物質は、好ましくは５０〜２０００Ｌ／ｈの範囲、例えば１００〜１０００Ｌ／ｈの範囲、特に好ましくは２００〜５００Ｌ／ｈの範囲のスループットを有するガス流又はガス流の一部として、二酸化ケイ素造粒体と接触する。接触の好ましい実施形態は、供給炉内、例えば回転炉内におけるガス流と二酸化ケイ素造粒体との接触である。接触の別の好ましい実施形態は、流動層プロセスである。
反応物質による二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理を通じて、炭素含有量ｗＣ（２）を有する二酸化ケイ素造粒体ＩＩが得られる。それぞれの二酸化ケイ素造粒体の総重量に対して、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの炭素含有量ｗＣ（２）は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）より少ない。好ましくは、ｗＣ（２）は、ｗＣ（１）より０．５〜９９％、例えば２０〜８０％又は５０〜９５％、特に好ましくは６０〜９９％少ない。
熱的
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、熱的処理若しくは機械的処理、又はこれらの処理の組み合わせに追加的に供される。これらの追加的な処理の１つ以上は、反応物質による処理前又は処理中に行うことができる。加えて、追加的な処理は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩに対しても行うことができる。従って、熱的処理を行うことができる好ましい条件の以下の記載は、シリカ顆粒ＩＩの任意の熱的処理の好ましい条件も表す。
二酸化ケイ素造粒体Ｉの熱的処理は、種々の目的を果たすことができる。例えば、この処理は、ガラス製品を得るための二酸化ケイ素造粒体ＩＩの加工を容易にする。この処理は、得られるガラス製品の特性にも影響を与えてもよい。例えば、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、圧縮、精製、表面改質、又は乾燥されてもよい。これに関連して、比表面積（ＢＥＴ）は、減少し得る。同様に、かさ密度及び平均粒子径は、二酸化ケイ素粒子の塊状化のため、増大し得る。熱的処理は、動的又は静的に行うことができる。
動的熱的処理の場合、撹拌しながら二酸化ケイ素造粒体を熱的に処理することができるすべての炉が、原則として好適である。動的熱的処理の場合、好ましくは供給炉が使用される。
動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の好ましい平均保持時間は、量に依存する。好ましくは、動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、１０〜１８０分の範囲、例えば２０〜１２０分又は３０〜９０分の範囲である。特に好ましくは、動的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、３０〜９０分の範囲である。
連続的なプロセスの場合、二酸化ケイ素造粒体の流れの所定部分、例えばグラム、キログラム、又はトンが、保持時間の測定のための試料ロードとして使用される。保持時間の始まり及び終わりは、連続的な炉運転への導入及びそれからの退出により決定される。
好ましくは、動的熱的処理のための連続的なプロセスにおける二酸化ケイ素造粒体のスループットは、１〜５０ｋｇ／ｈの範囲、例えば５〜４０ｋｇ／ｈ又は８〜３０ｋｇ／ｈの範囲である。特に好ましくは、本発明では、スループットは、１０〜２０ｋｇ／ｈの範囲である。
動的熱的処理のための非連続的なプロセスの場合、処理時間は、炉のロードとその後のアンロードとの間の期間として与えられる。
動的熱的処理のための非連続的なプロセスの場合、スループットは、１〜５０ｋｇ／ｈの範囲、例えば５〜４０ｋｇ／ｈ又は８〜３０ｋｇ／ｈの範囲である。特に好ましくは、スループットは、１０〜２０ｋｇ／ｈの範囲である。スループットは、１時間に処理される決められた量の試料ロードを使用して、達成することができる。別の実施形態によれば、スループットは、１時間当たりのロード数を通じて達成することができ、単一ロードの重量は、１時間当たりのスループットをロード数で割った値に対応する。この場合、処理時間は、６０分を１時間当たりのロード数で割った値により与えられる、時間の何分の１かに対応する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の動的熱的処理は、１０００〜１３００℃の範囲、例えば１０５０〜１２５０℃、特に好ましくは１１００〜１２００℃の範囲の炉温で行われる。
好ましくは、炉内の測定点における温度は、処理期間全体及び炉の全長に基づき、かつ処理中のあらゆる時点及び炉内のあらゆる位置において、設定温度から１０％未満だけ上向き又は下向きに外れる。設定温度から外れる測定点での測定温度は上に示した範囲内にあることがさらに好ましい。
あるいは、特に二酸化ケイ素造粒体の動的熱的処理の連続的なプロセスは、異なる炉温で行われてもよい。例えば、炉は、処理期間にわたって一定の温度を有してもよく、温度は、炉の長さにわたってセクションごとに異なる。このようなセクションは、同じ長さでも、異なる長さでもよい。好ましくは、この場合、温度は、炉の進入口から炉の退出口まで上昇する。好ましくは、進入口における温度は、退出口におけるより少なくとも１００℃低く、例えば１５０℃低く、又は２００℃低く、又は３００℃低く、又は４００℃低い。さらには、好ましくは、進入口における温度は、好ましくは１０００〜１３００℃、例えば１０５０〜１２５０℃、特に好ましくは１１００〜１２００℃の範囲である。
さらには、好ましくは、進入口における温度は、少なくとも６００℃、例えば７００〜１２００℃又は８００〜１１００℃、特に好ましくは９００〜１０００℃である。さらには、炉進入口において与えられる温度範囲のそれぞれは、炉退出口において与えられる温度範囲のそれぞれと組み合わせることができる。炉進入口温度範囲と炉退出口温度範囲との好ましい組み合わせは、以下のとおりである。
Figure 2020523278
二酸化ケイ素造粒体の静的熱的処理のために、炉内に配置された坩堝が、好ましくは使用される。好適な坩堝は、焼結坩堝又は金属シート坩堝である。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。坩堝材料の例は、高融点金属、特にタングステン、モリブデン、及びタンタルである。坩堝は、さらには、黒鉛（グラファイト）製でもよく、高融点金属の坩堝の場合、黒鉛箔で内張りされてもよい。特に好ましくは、二酸化ケイ素坩堝が用いられる。
静的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、量に依存する。好ましくは、６０ｋｇ量の二酸化ケイ素造粒体Ｉの静的熱的処理における二酸化ケイ素造粒体の平均保持時間は、１〜６０時間の範囲、例えば５〜５０時間又は１０〜４０時間の範囲、特に好ましくは２０〜３０時間の範囲である。
本発明によれば、二酸化ケイ素造粒体の静的熱的処理は、１０００〜１３００℃の範囲、例えば１０５０〜１２５０℃の範囲、特に好ましくは１１００〜１２００℃の範囲の炉温で実施される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの静的熱的処理は、一定の炉温で実施される。静的熱的処理は、変化する炉温で実施されてもよい。好ましくは、この場合、温度は、処理中に上昇し、処理開始時における温度は、終了時より少なくとも５０℃低く、例えば７０℃低く、又は８０℃低く、又は１００℃低く、又は１１０℃低く、終了時における温度は、好ましくは少なくとも１０００〜１３００℃、例えば１０５０〜１２５０℃、特に好ましくは１１００〜１２００℃である。
機械的
さらに好ましい実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、追加的に、機械的に処理することができる。機械的処理は、かさ密度を増大させるために実施されてもよい。機械的処理は、上述の熱的処理若しくは化学的処理、又はその両方の組み合わせと組み合わせてもよい。機械的処理は、二酸化ケイ素造粒体中の塊状物を、従って二酸化ケイ素造粒体中の個々の処理された二酸化ケイ素顆粒の平均粒子径が大きくなり過ぎることを、防止することができる。塊状物の巨大化は、さらなる加工を妨害し、若しくは本発明の方法により調製されるガラス製品の特性に対して不利な影響を有し、又は両効果の組み合わせを有し得る。二酸化ケイ素造粒体の機械的処理は、個々の二酸化ケイ素顆粒の表面とガス（複数種可）との均一な接触も促進する。これは、特に、同時進行的な機械的処理及び１種以上の反応物質による化学的処理により達成される。このようにして、化学的処理の効果を改善することができる。
二酸化ケイ素造粒体の機械的処理は、２つ以上の二酸化ケイ素顆粒を互いに対して相対的に動かすことにより、例えば回転炉の管を回転させることにより、行うことができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、反応物質を用いて、熱的及び機械的に処理される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの同時の反応物質を用いた処理、熱的処理及び機械的な処理が行われる。
反応物質を用いた処理では、二酸化ケイ素造粒体Ｉ中の不純物の含有量が、低減される。このために、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、高温の回転炉内で、塩素及び酸素含有雰囲気下で処理されてもよい。二酸化ケイ素造粒体Ｉ中に存在する水が蒸発し、有機材料が反応してＣＯ及びＣＯ２を形成する。金属不純物は、揮発性の塩素含有化合物に変換されることができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、少なくとも５００℃の温度、好ましくは５５０〜１３００℃又は６００〜１２６０℃又は６５０〜１２００℃又は７００〜１０００℃の温度範囲、特に好ましくは７００〜９００℃の温度範囲の回転炉内の塩素及び酸素含有雰囲気中で処理される。塩素含有雰囲気は、例えばＨＣｌ若しくはＣｌ２、又は両者の組み合わせを含有する。この処理は、炭素含有量の低減を引き起こす。
さらには、好ましくはアルカリ及び鉄の不純物が、低減される。好ましくは、ＯＨ基の数の低減が、達成される。７００℃未満の温度では、処理期間が長くなる場合があり、１１００℃超の温度では、造粒体の細孔が閉じて塩素又は塩素化合物ガスをトラップするリスクが存在する。
好ましくは、それぞれ熱的処理及び機械的処理と同時進行的である、複数回の反応物質を含む処理工程を順次に行うことも可能である。例えば、二酸化ケイ素造粒体Ｉは、最初に塩素含有雰囲気中で、その後酸素含有雰囲気中で処理されてもよい。そこから結果として生じる炭素、ヒドロキシル基、及び塩素の低い濃度は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの溶融を促進する。
さらに好ましい実施形態によれば、工程ＩＩ．２）は、以下の特徴、
Ｎ１）反応物質は、ＨＣｌ、Ｃｌ２、又はそれらからの組み合わせを含む、
Ｎ２）処理は、回転炉内で行われる、
Ｎ３）処理は、６００〜９００℃の範囲の温度で行われる、
Ｎ４）反応物質は、向流を形成する、
Ｎ５）反応物質は、５０〜２０００Ｌ／ｈ、好ましくは１００〜１０００Ｌ／ｈ、特に好ましくは２００〜５００Ｌ／ｈの範囲のガス流を有する、
Ｎ６）反応物質は、０〜５０体積％未満の範囲の不活性ガスの体積割合を有する、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ、特に好ましくはすべての組み合わせにより特徴付けられる。
二酸化ケイ素造粒体Ｉは、二酸化ケイ素粉末の粒径より大きい粒径を有する。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体Ｉの粒径は、二酸化ケイ素粉末の粒径の最大３００倍の大きさ、例えば最大２５０倍の大きさ又は最大２００倍の大きさ又は最大１５０倍の大きさ又は最大１００倍の大きさ又は最大５０倍の大きさ又は最大２０倍の大きさ又は最大１０倍の大きさ、特に好ましくは２〜５倍の大きさである。
粒子径は、二酸化ケイ素粉末内、スラリー内、又は二酸化ケイ素造粒体内に存在する一次粒子から凝集した粒子のサイズを意味する。平均粒子径は、表示材料のすべての粒子径の相加平均を意味する。Ｄ５０値は、粒子の総数に対して、粒子の５０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ１０値は、粒子の総数に対して、粒子の１０％が表示値より小さいことを示す。Ｄ９０値は、粒子の総数に対して、粒子の９０％が表示値より小さいことを示す。粒子径は、ＩＳＯ １３３２２−２：２００６−１１に従って動的光分析プロセスにより測定される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、炭素含有量ｗＣ（２）を有する。二酸化ケイ素造粒体ＩＩの炭素含有量ｗＣ（２）は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの炭素含有量ｗＣ（１）よりも小さい。好ましくは、ｗＣ（２）は、０．５〜５０％、例えば１〜４５％又は５０〜９５％、特に好ましくは１．５〜４０％だけｗＣ（１）よりも小さい。炭素含有量ｗＣ（２）は、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に対し、好ましくは５ｐｐｍ未満、例えば３ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｍ未満である。しばしば、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、１ｐｐｂ以上の炭素含有量ｗＣ（２）を有する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、アルカリ土類金属含有量ｗＭ（２）を有する。二酸化ケイ素造粒体ＩＩのアルカリ土類金属含有量ｗＭ（２）は、二酸化ケイ素造粒体Ｉのアルカリ土類金属含有量ｗＭ（１）よりも小さい。好ましくは、ｗＭ（２）は、０．５〜５０％、例えば１〜４５％、特に好ましくは１．５〜４０％だけｗＭ（１）よりも小さい。アルカリ土類金属含有量ｗＭ（２）は、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に対し、好ましくは５００ｐｐｂ未満、例えば４５０ｐｐｂ未満又は４００ｐｐｂ未満又は３５０ｐｐｂ未満、特に好ましくは３００ｐｐｂ未満である。しばしば、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、１ｐｐｂ以上のアルカリ土類金属含有量ｗＭ（２）を有する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、以下の特徴、
（Ａ）５００ｐｐｍ未満、好ましくは４００ｐｐｍ未満、例えば３５０ｐｐｍ未満若しくは好ましくは３３０ｐｐｍ未満、又は１ｐｐｂ〜５００ｐｐｍの範囲若しくは１０ｐｐｂ〜４５０ｐｐｍの範囲、特に好ましくは５０ｐｐｂ〜３００ｐｐｍの範囲の塩素含有量、
（Ｂ）２００ｐｐｂ未満、例えば１５０ｐｐｂ未満若しくは１００ｐｐｂ未満、又は１〜１５０ｐｐｂ若しくは１〜１００ｐｐｂ、特に好ましくは１〜８０ｐｐｂの範囲のアルミニウム含有量、
（Ｃ）３００ｐｐｂ未満、例えば１〜２００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜１００ｐｐｂの範囲のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
（Ｄ）２０〜４０ｍ２／ｇの範囲、例えば１０〜３０ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは２０〜３０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
（Ｅ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲、例えば０．２〜１．５ｍＬ／ｇの範囲、特に好ましくは０．４〜１ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
（Ｆ）３重量％未満、例えば０．００１重量％〜２重量％の範囲、特に好ましくは０．０１〜１重量％の範囲の残留水分、
（Ｇ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．７５〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
（Ｈ）０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．７５〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．８〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
（Ｉ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
（Ｊ）１５０〜２５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
（Ｋ）２５０〜４５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記重量％、ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づく。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、１〜２ｍ２／ｇの範囲、例えば１．２〜１．９ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは１．３〜１．８ｍ２／ｇの範囲のミクロ細孔割合を有する。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは０．５〜２．０ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば０．６〜１．５ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。密度は、試験方法の中で説明される方法に従って測定される。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは１５０〜２５０μｍの範囲、例えば１８０〜２５０μｍの範囲、特に好ましくは２００〜２５０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、５０〜１５０μｍの範囲、例えば８０〜１５０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜１５０μｍの範囲の粒子径Ｄ１０を有する。さらには、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、２５０〜４５０μｍの範囲、例えば２８０〜４２０μｍの範囲、特に好ましくは３００〜４００μｍの範囲の粒子径Ｄ９０を有する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの顆粒は、球状形態を有する。球状形態は、粒子の円形又は長円形の形状を意味する。二酸化ケイ素造粒体ＩＩの顆粒は、好ましくは０．７〜１．３ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、例えば０．８〜１．２ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度、特に好ましくは０．８５〜１．１ＳＰＨＴ３の範囲の平均真球度を有する。特徴ＳＰＨＴ３は、試験方法の中で説明される。
さらには、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの顆粒は、好ましくは０．７〜１．３Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、例えば０．８〜１．２Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性、特に好ましくは０．８５〜１．１Ｓｙｍｍ３の範囲の平均対称性を有する。平均対称性Ｓｙｍｍ３の特徴は、試験方法の中で説明される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。しばしば、二酸化ケイ素造粒体は、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づき、１ｐｐｍ未満、好ましくは４０〜９００ｐｐｂの範囲、例えば５０〜７００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは６０〜５００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄及びクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、例えば分子、イオン、又は元素の形でさらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に対し、５００ｐｐｍ未満、例えば３００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しばしば、少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。特に、さらなる構成要素は、炭素、フッ化物、ヨウ化物、臭化物、リン、又はこれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択することができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、いずれの場合も二酸化ケイ素造粒体ＩＩの総重量に基づき、１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは７０ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含む。しかしながら、しばしば少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素が含まれる。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）又は（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）又は（Ａ）／（Ｂ）／（Ｈ）、さらに好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｄ）又は（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｈ）又は（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｈ）、特に好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｄ）／（Ｈ）を有する。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜１００ｐｐｂの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｈ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｄ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜１００ｐｐｂの範囲であり、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｈ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜１００ｐｐｂの範囲であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｄ）／（Ｈ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは特徴組み合わせ（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）／（Ｄ）／（Ｈ）を有し、塩素含有量は、３３０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、１００ｐｐｂ未満であり、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量は、１〜１００ｐｐｂの範囲であり、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、重装かさ密度は、０．８〜１．０ｇ／ｍＬの範囲である。
予備圧縮
工程ｉ．）で準備される二酸化ケイ素造粒体を、それがガラス融液を得るように工程ｉｉ．）で加熱される前に、１つ又は複数の予備処理工程に供することが、原則として可能である。可能な予備処理工程は、例えば熱的処理工程又は機械的処理工程である。例えば、二酸化ケイ素造粒体は、工程ｉｉ．）における加熱前に圧縮（緻密化）されてもよい。「圧縮（緻密化）」は、ＢＥＴ表面積の低減及び細孔容積の低減を意味する。
二酸化ケイ素造粒体は、好ましくは、二酸化ケイ素造粒体を加熱することにより熱的に、又は二酸化ケイ素造粒体に対して圧力をかけること、例えば二酸化ケイ素造粒体の圧延若しくは押圧（プレス）により機械的に圧縮される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、加熱により圧縮される。特に好ましくは、二酸化ケイ素造粒体の圧縮は、溶融炉に接続された予熱加熱部による加熱により行われる。
好ましくは、二酸化ケイ素は、８００〜１４００℃の範囲の温度で、例えば８５０〜１３００℃の範囲の温度で、特に好ましくは９００〜１２００℃の範囲の温度で加熱することにより、圧縮される。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態では、二酸化ケイ素造粒体のＢＥＴ表面積は、工程ｉｉ．）における加熱前に、５ｍ２／ｇ未満、好ましくは７ｍ２／ｇ未満又は１０ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは１５ｍ２／ｇ未満に低減されない。さらには、二酸化ケイ素造粒体のＢＥＴ表面積は、工程ｉ．）で準備される二酸化ケイ素造粒体と比較して、工程ｉｉ．）における加熱前に低減されないことが好ましい。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態では、二酸化ケイ素造粒体のＢＥＴ表面積は、２０ｍ２／ｇ未満、例えば１５ｍ２／ｇ未満、若しくは１０ｍ２／ｇ未満、又は５超〜２０ｍ２／ｇ未満若しくは７〜１５ｍ２／ｇの範囲、特に好ましくは９〜１２ｍ２／ｇの範囲に低減される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体のＢＥＴ表面積は、工程ｉｉ．）における加熱前に、工程ｉ．）で準備される二酸化ケイ素造粒体と比較して、４０ｍ２／ｇ未満だけ、例えば１〜２０ｍ２／ｇだけ又は２〜１０ｍ２／ｇだけ、特に好ましくは３〜８ｍ２／ｇだけ低減され、圧縮後のＢＥＴ表面積は、５ｍ２／ｇ超である。
圧縮された二酸化ケイ素造粒体は、以下において二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩと呼ばれる。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、以下の特徴、
Ａ． ５超〜４０ｍ２／ｇ未満の範囲、例えば１０〜３０ｍ２／ｇ、特に好ましくは１５〜２５ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
Ｂ． １００〜３００μｍの範囲、特に好ましくは１２０〜２００μｍの範囲の粒子径Ｄ１０、
Ｃ． １５０〜５５０μｍの範囲、特に好ましくは２００〜３５０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０、
Ｄ． ３００〜６５０μｍの範囲、特に好ましくは４００〜５００μｍの範囲の粒子径Ｄ９０、
Ｅ． ０．８〜１．６ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは１．０〜１．４ｇ／ｃｍ３のかさ密度、
Ｆ． １．０〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の重装かさ密度、
Ｇ． ５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｈ． ５００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍのＣｌ含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩの総重量に基づく。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｆ．／Ｇ．又はＡ．／Ｆ．／Ｈ．又はＡ．／Ｇ．／Ｈ．、さらに好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｆ．／Ｇ．／Ｈ．を有する。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｆ．／Ｇ．を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、重装かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｆ．／Ｈ．を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、重装かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｍＬの範囲であり、塩素含有量は、１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｇ．／Ｈ．を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの範囲である。
二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩは、好ましくは特徴組み合わせＡ．／Ｆ．／Ｇ．／Ｈ．を有し、ＢＥＴ表面積は、１０〜３０ｍ２／ｇの範囲であり、重装かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｍＬの範囲であり、炭素含有量は、４ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍの範囲である。
好ましくは、少なくとも１つの工程において、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分が導入される。二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分の導入は、以下においてＳｉドーピングとも呼ばれる。原則として、Ｓｉドーピングは、任意の工程で実施することができる。好ましくは、Ｓｉドーピングは、工程ｉ．）又は工程ｉｉ．）において好ましい。
二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、原則として任意の形態で、例えば固体として、液体として、気体として、溶液中で、又は分散体として、導入することができる。好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、粉末として導入される。また、好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、液体として、又はガスとして導入することができる。
二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、いずれの場合も二酸化ケイ素の総重量に対し、好ましくは１〜１００，０００ｐｐｍの範囲、例えば１０〜１０，０００ｐｐｍ若しくは３０〜１０００ｐｐｍの範囲又は５０〜５００ｐｐｍの範囲、特に好ましくは８０〜２００ｐｐｍの範囲、さらに特に好ましくは２００〜３００ｐｐｍの範囲の量で導入される。
二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、固体でも、液体でも、気体でもよい。二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、それが固体である場合、好ましくは最大１０ｍｍ、例えば最大１０００μｍ最大４００μｍ又は１〜４００μｍの範囲、例えば２〜２００μｍ又は３〜１００μｍ、特に好ましくは５〜５０μｍの範囲の平均粒子径を有する。粒子径値は、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分の室温における状態に基づく。
ケイ素成分は、いずれの場合もケイ素成分の総重量に対し、好ましくは少なくとも９９．５重量％、例えば少なくとも９９．８重量％又は少なくとも９９．９重量％、特に好ましくは少なくとも９９．９４重量％の純度を有する。好ましくは、ケイ素成分は、いずれの場合もケイ素成分の総重量に対し、１０００ｐｐｍ以下、例えば７００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５００ｐｐｍ以下の炭素含有量を有する。特に好ましくは、これは、ケイ素成分として用いられるケイ素に当てはまる。好ましくは、ケイ素成分は、いずれの場合もケイ素成分の総重量に対し、２５０ｐｐｍ以下、例えば１５０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１００ｐｐｍ以下の、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎ、Ｚｒからなる群から選択される不純物量を有する。特に好ましくは、これは、ケイ素がケイ素成分として用いられる場合に当てはまる。
好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分が、工程ｉ．）で導入される。好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、二酸化ケイ素造粒体を得るための二酸化ケイ素粉末の加工中（工程ＩＩ．）に導入される。例えば、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、造粒前、造粒中、又は造粒後に導入することができる。
好ましくは、二酸化ケイ素は、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を二酸化ケイ素粉末を含むスラリーに添加することにより、Ｓｉドープすることができる。例えば、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を二酸化ケイ素粉末と混合し、その後スラリー化してもよく、又は二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を二酸化ケイ素粉末と液体とのスラリーに導入し、次いでスラリー化してもよく、又は二酸化ケイ素粉末を液体中の二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分のスラリー若しくは溶液に導入し、次いでスラリー化してもよい。
好ましくは、二酸化ケイ素は、造粒中に二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を添加することによりＳｉドープすることができる。原則として、造粒中の任意の時点で二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を導入することが可能である。噴霧造粒の場合、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、例えば二酸化ケイ素粉末を含むスラリーと共にノズルを通じて噴霧塔内に噴霧されることができる。ロール式造粒の場合、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、好ましくは、例えば二酸化ケイ素粉末を含むスラリーをかき混ぜ容器内に導入した後、固体形態で、又は二酸化ケイ素粉末を含むスラリーとして導入することができる。
さらには、好ましくは、二酸化ケイ素は、造粒後に二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を添加することにより、Ｓｉドープすることができる。例えば、二酸化ケイ素は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得るための二酸化ケイ素造粒体Ｉの処理中に、好ましくは二酸化ケイ素造粒体Ｉの熱的処理又は機械的処理中に二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分を添加することにより、ドープすることができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分でドープされる。
さらには、好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、上述のセクションのいくつかの間に、特に二酸化ケイ素造粒体ＩＩを得るための二酸化ケイ素造粒体Ｉの熱的処理又は機械的処理の間及びその後に、添加することもできる。
二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、原則として、ケイ素でも、当業者に公知であり、還元効果を有する任意のケイ素含有化合物でもよい。好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、ケイ素、ケイ素−水素化合物、例えばシラン、ケイ素−酸素化合物、例えば一酸化ケイ素、又はケイ素−水素−酸素化合物、例えばジシロキサンである。好ましいシランの例は、モノシラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、ヘプタシラン、より高次の同族化合物及び上記のものの異性体、並びにシクロペンタシランのような環状シランである。
好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は工程ｉｉ．）で導入される。
好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、二酸化ケイ素造粒体と共に溶融坩堝内に直接導入することができる。好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分としてのケイ素は、二酸化ケイ素造粒体と共に溶融坩堝内に直接導入することができる。ケイ素は、好ましくは粉末として、特に二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分に関して上記で与えられた粒子径を有する粉末として、添加される。
好ましくは、二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分は、溶融坩堝内への導入前に二酸化ケイ素造粒体に添加される。この添加は、原則として造粒体の形成後いつでも、例えば予熱加熱部内で、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの予備圧縮の前若しくはその間に、又は二酸化ケイ素造粒体ＩＩＩに対して、実施することができる。
二酸化ケイ素とは異なるケイ素成分の添加により得られる二酸化ケイ素造粒体は、以下において「Ｓｉドープ造粒体」と呼ばれる。好ましくは、このＳｉドープ造粒体は、以下の特徴、
［１］５超〜４０ｍ２／ｇ未満の範囲、例えば１０〜３０ｍ２／ｇ、特に好ましくは１５〜２５ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
［２］１００〜３００μｍの範囲、特に好ましくは１２０〜２００μｍの範囲の粒子径Ｄ１０、
［３］１５０〜５５０μｍの範囲、特に好ましくは２００〜３５０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０、
［４］３００〜６５０μｍの範囲、特に好ましくは４００〜５００μｍの範囲の粒子径Ｄ９０、
［５］０．８〜１．６ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは１．０〜１．４ｇ／ｃｍ３のかさ密度、
［６］１．０〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の重装かさ密度、
［７］５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素含有量、
［８］５００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜２００ｐｐｍのＣｌ含有量、
［９］２００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ〜１００ｐｐｂのＡｌ含有量、
［１０］１０００ｐｐｂ未満、例えば１〜４００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜２００ｐｐｂの範囲の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
［１１］３重量％未満、例えば０．００１重量％〜２重量％の範囲、特に好ましくは０．０１〜１重量％の残留水分含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記重量％、ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれＳｉドープ造粒体の総重量に基づく。
工程ｉｉ．）
工程ｉｉ．）によれば、第１ガラス融液が二酸化ケイ素造粒体から形成される。通常、二酸化ケイ素造粒体は、第１ガラス融液が得られるまで、加温される。第１ガラス融液を得るための二酸化ケイ素造粒体の加温は、原則として、この目的のための当業者に公知の任意の方法により実施することができる。
坩堝延伸法を使用する第１ガラス融液の調製
例えば加温による、二酸化ケイ素造粒体からの第１ガラス融液の形成は、連続的なプロセスにより実施することができる。本発明に係るガラス製品の調製方法では、二酸化ケイ素造粒体が好ましくは連続的に炉内に導入されてもよく、第１ガラス融液が連続的に炉から取り出されてもよく、又はその両方である。特に好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、連続的に炉内に導入され、第１ガラス融液は、連続的に炉から取り出される。
このために、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを有する炉が原則として好適である。入口は、二酸化ケイ素と任意のさらなる材料とを炉内に導入する際に通ることができる開口を意味する。出口は、二酸化ケイ素の少なくとも一部を炉から取り出す際に通ることができる開口を意味する。炉は、例えば垂直又は水平に配置することができる。好ましくは、炉は、垂直に配置される。好ましくは、少なくとも１つの入口が、少なくとも１つの出口の上に位置付けられている。炉の取り付け具及び特徴に関連して「上に」とは、特に入口及び出口に関連して、別のものの「上に」配置された取り付け具又は特徴が、絶対高さゼロの上のより高い位置を有することを意味する。「垂直」とは、炉の入口と出口とを直接つなぐ線が重力方向から３０°を超えて外れないことを意味する。本発明の第１の態様の好ましい実施形態では、工程ｉｉ．）は、溶融坩堝内で実施される。好ましくは、溶融坩堝は、入口及び出口を有し、この入口は出口の相対的位置の上に位置決めされている。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、炉は、吊り下げ式金属シート坩堝を含む。吊り下げ式金属シート坩堝内に、二酸化ケイ素造粒体が導入され、第１ガラス融液を得るように加温される。金属シート坩堝は、少なくとも１つの圧延金属シートを含む坩堝を意味する。好ましくは、金属シート坩堝は、複数の圧延金属シートを有する。吊り下げ式金属シート坩堝は、炉内に吊り下げ位置で配置された上述の金属シート坩堝を意味する。
吊り下げ式金属シート坩堝は、原則として、当業者に公知であり、二酸化ケイ素を溶融するのに好適なすべての材料製でよい。好ましくは、吊り下げ式金属シート坩堝の金属シートは、焼結材料、例えば焼結金属を含む。焼結金属は、金属粉末の焼結により得られる金属又は合金を意味する。
好ましくは、金属シート坩堝の金属シートは、高融点金属からなる群から選択される少なくとも１つの品目を含む。高融点金属は、第４族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、第５族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、及び第６族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の金属を意味する。
好ましくは、金属シート坩堝の金属シートは、モリブデン、タングステン、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される焼結金属を含む。さらには、好ましくは、金属シート坩堝の金属シートは、少なくとも１種のさらなる高融点金属、特に好ましくはレニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、又はこれらの２種以上の組み合わせを含む。
好ましくは、金属シート坩堝の金属シートは、モリブデンと高融点金属、又はタングステンと高融点金属の合金を含む。特に好ましい合金金属は、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、又はこれらの２種以上の組み合わせである。さらなる例によれば、金属シート坩堝の金属シートは、モリブデンと、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、又はこれらの２種以上の組み合わせとの合金である。例えば、金属シート坩堝の金属シートは、タングステンと、モリブデン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、又はこれらの２種以上の組み合わせとの合金でもよい。
好ましくは、上述の金属シート坩堝の金属シートは、高融点金属で被覆されてもよい。好ましい例によれば、金属シート坩堝の金属シートは、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、モリブデン、若しくはタングステン、又はこれらの２種以上の組み合わせにより被覆される。
好ましくは、金属シート及び被膜は、異なる組成を有する。例えば、モリブデン金属シートは、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、タングステン、又はこれらの２種以上の組み合わせの１つ又は複数の被膜により被覆されてもよい。別の例によれば、タングステン金属シートは、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、モリブデン、又はこれらの２種以上の組み合わせの１つ又は複数の層により被覆される。さらなる例によれば、金属シート坩堝の金属シートは、レニウムと合金にされたモリブデン又はレニウムと合金にされたタングステンで作製し、坩堝の内側をレニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、又はこれらの２種以上の組み合わせを含む１つ又は複数の層で被覆されてもよい。
好ましくは、吊り下げ式金属シート坩堝の金属シートは、理論密度の９５％以上、例えば９５％〜９８％又は９６％〜９８％の密度を有する。より好ましいのは、より高い、特に９８〜９９．９５％の範囲の理論密度である。母材の理論密度は、細孔のない１００％緻密な材料の密度に相当する。理論密度の９５％超である金属シート坩堝の金属シートの密度は、例えば、焼結金属を焼結し、焼結された金属をその後圧縮することにより得ることができる。特に好ましくは、金属シート坩堝は、焼結金属を焼結し、金属シートを得るように圧延し、その金属シートを加工して坩堝を得ることにより、得ることができる。
好ましくは、金属シート坩堝は、少なくとも蓋、壁部及び基部プレートを有する。好ましくは、吊り下げ式金属シート坩堝は、以下の特徴、
（ａ）少なくとも１つ、例えば２つ以上又は少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも５つ、特に好ましくは３つ又は４つの金属シート層、
（ｂ）少なくとも１つの金属シート、例えば少なくとも３つ又は少なくとも４つ又は少なくとも６つ又は少なくとも８つ又は少なくとも１２又は少なくとも１５又は少なくとも１６又は少なくとも２０の金属シート、特に好ましくは１２又は１６の金属シート、
（ｃ）吊り下げ式金属シート坩堝の２つの金属シート部品間の少なくとも１つの接合部、例えば少なくとも２つ又は少なくとも５つ又は少なくとも１０又は少なくとも１８又は少なくとも２４又は少なくとも３６又は少なくとも４８又は少なくとも６０又は少なくとも７２又は少なくとも４８又は少なくとも９６又は少なくとも１２０又は少なくとも１６０、特に好ましくは同じ２つの金属シート部品間又は複数の異なる金属シート部品間の３６又は４８の接合部、
（ｄ）吊り下げ式金属シート坩堝の金属シート部品は、例えば少なくとも１つの接合部を深絞りすることによりリベット留めされ、例えば深絞りと金属シートカラー加工若しくは皿取り加工との組み合わせにより接合され、ねじで取り付けられ、又は溶接され、例えば溶接点の電子ビーム溶接及び焼結、特に好ましくはリベット留めされる、
（ｅ）吊り下げ式金属シート坩堝の金属シートは、物理的密度の増大に伴う成形工程により、好ましくは焼結された金属又は焼結された合金の成形により、得ることができる。さらには、好ましくは、成形は、圧延である、
（ｆ）銅、アルミニウム、鋼、鉄、ニッケル、又は高融点金属の、例えば坩堝材料の、吊り下げ具組立体、好ましくは銅又は鋼の水冷吊り下げ具組立体、
（ｇ）ノズル、好ましくは坩堝に永久的に取り付けられたノズル、
（ｈ）マンドレル、例えばピンでノズルに固定されたマンドレル、又は支持ロッドで蓋に固定されたマンドレル、又は支持ロッドで坩堝の下に取り付けられたマンドレル、
（ｉ）例えば注入パイプの形の、又は別個の入口としての、少なくとも１つのガス入口、
（ｊ）例えば蓋内又は坩堝の壁部内の別個の出口としての、少なくとも１つのガス出口、
（ｋ）冷却ジャケット、好ましくは水冷ジャケット、
（ｌ）外側の断熱材、好ましくは酸化ジルコニウム製の外側の断熱材、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つ又はすべてを有する。
吊り下げ式金属シート坩堝は、原則として、当業者に公知であり、好適であると当業者に思われる任意の方法で加熱することができる。吊り下げ式金属シート坩堝は、例えば、電気発熱体（抵抗）により、又は誘導により加熱することができる。抵抗加熱の場合、金属シート坩堝の固体表面は、外側から加温され、そこから内側にエネルギーを渡す。
本発明の好ましい実施形態によれば、溶融坩堝内へのエネルギー移動は、溶融坩堝、若しくは溶融坩堝内に存在するバルク材料、又はその両方を、例えば溶融坩堝内又は溶融坩堝上に方向付けられたバーナー火炎等の火炎を使用して加温することにより実施されるのではない。
吊り下げ配置により、吊り下げ式金属シート坩堝を炉内に移動することができる。好ましくは、坩堝は、少なくとも部分的に炉内及び炉外に移動することができる。炉内に異なる加熱ゾーンが存在する場合、それらの温度プロファイルは、炉内に存在する坩堝に伝達されることになる。炉内の坩堝の位置を変更することにより、複数の加熱ゾーン、変化する加熱ゾーン、又は複数の変化する加熱ゾーンを坩堝内に生み出すことができる。
金属シート坩堝は、ノズルを有する。ノズルは、ノズル材料製である。好ましくは、ノズル材料は、いずれの場合もノズル材料の理論密度に対し、例えば９５％超の範囲、例えば９８〜１００％、特に好ましくは９９〜９９．９９９％の密度を有する予備圧縮された材料を含む。好ましくは、ノズル材料は、高融点金属、例えばモリブデン、タングステン、又はこれらとさらなる高融点金属との組み合わせを含む。モリブデンは、特に好ましいノズル材料である。好ましくは、モリブデンを含むノズルは、理論密度の１００％の密度を有してもよい。
好ましくは、金属シート坩堝内に含まれる基部プレートは、金属シート坩堝の側部より厚い。好ましくは、基部プレートは、金属シート坩堝の側部と同じ材料製である。好ましくは、金属シート坩堝の基部プレートは、圧延金属シートではない。基部プレートは、都度金属シート坩堝の壁部と比較して、例えば１．１〜５０００倍の厚さ又は２〜１０００倍の厚さ又は４〜５００倍の厚さ、特に好ましくは５〜５０倍の厚さである。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、炉は、吊り下げ式焼結坩堝又は立設式焼結坩堝を含む。二酸化ケイ素造粒体は、吊り下げ式焼結坩堝又は立設式焼結坩堝内に導入され、ガラス融液を得るように加温される。
焼結坩堝は、少なくとも１種の焼結金属を含み、その金属の理論密度の９６％以下の密度を有する焼結材料から作製された坩堝である。焼結金属は、金属粉末の焼結により得られる合金の金属を意味する。焼結坩堝中の焼結材料及び焼結金属は、圧延されていない。
好ましくは、焼結坩堝の焼結材料は、焼結材料の理論密度の８５％以上の密度、例えば８５％〜９５％又は９０％〜９４％、特に好ましくは９１％〜９３％の密度を有する。
焼結材料は、原則として、当業者に公知であり、二酸化ケイ素を溶融するために好適な任意の材料から作製することができる。好ましくは、焼結材料は、高融点金属、黒鉛又は黒鉛箔で内張りされた材料からなる群から選択される要素のうちの少なくとも１つから作製される。
好ましくは、焼結材料は、モリブデン、タングステン及びこれらの組み合わせからなる群から選択される第１焼結金属を含む。さらには、好ましくは、焼結材料は、追加的に、第１焼結金属とは異なる少なくとも１種のさらなる高融点金属、特に好ましくはモリブデン、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム又はこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択される高融点金属を含む。
好ましくは、焼結材料は、モリブデンと高融点金属との合金、又はタングステンと高融点金属との合金を含む。特に好ましい合金金属は、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム又はこれらの２種以上の組み合わせである。さらなる例によれば、焼結材料は、モリブデンとタングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム又はこれらの２種以上の組み合わせとの合金を含む。例えば焼結材料は、タングステンとモリブデン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム又はこれらの２種以上の組み合わせとの合金を含むことができる。
さらに好ましい実施形態によれば、上記の焼結材料は、高融点金属、特にレニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム又はこれらの２種以上の組み合わせを含む被覆材を含むことができる。好ましい例によれば、被覆材は、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、モリブデン又はタングステン、又はこれらの２種以上の組み合わせを含む。
好ましくは、焼結材料及びその被覆材は異なる組成を有する。１つの例は、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、タングステン又はこれらの２種以上の組み合わせの１以上の層で被覆されているモリブデンを含む焼結材料である。別の例によれば、タングステンを含む焼結材料は、レニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、モリブデン又はこれらの２種以上の組み合わせの１以上の層で被覆されている。別の例によれば、焼結材料は、レニウムと合金にされたモリブデン又はレニウムと合金にされたタングステンから作製されて、坩堝の内側がレニウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウムを含むか又はこれらの２種以上の組み合わせを含む１つ又は複数の層で被覆されてもよい。
好ましくは、焼結坩堝は、鋳型を得るための焼結材料を焼結することにより作製される。焼結坩堝は、全体として鋳型の中で作製することができる。焼結坩堝の個々の部品が、鋳型内で作製され、その後焼結坩堝を得るように加工されることも可能である。好ましくは、坩堝は、複数の部品、例えば基部プレート及び１以上の側部部品から構成される。側部部品は、好ましくは、坩堝の外周に対して１つの部品片として構成される。好ましくは、焼結坩堝は、互いの上に（重ねて）配置される複数の側部部品から構成することができる。好ましくは、焼結坩堝の側部部品は、ねじ止めによって又はさね継ぎによって閉鎖される。ねじ止めは、好ましくは、縁にねじ山を有する側部部品を作製することにより達成される。さね継ぎの場合には、接合されることになる２つの側部部品が、各々、縁にノッチ（切り欠き）を有し、これにさね（実）が接続用の第３の部品として導入され、この結果、固く閉じられた接続が坩堝壁部の面に垂直に形成される。特に好ましくは、焼結坩堝は、複数の側部部品、例えば２以上の側部部品、特に好ましくは３以上の側部部品から構成される。特に好ましくは、吊り下げ式焼結坩堝の部品はねじ止めされる。特に好ましくは、立設式焼結坩堝の部品は、さね継ぎによって接続される。
基部プレートは、原則として、当業者に公知でありこの目的のために好適である任意の手段によって坩堝壁部と接続することができる。好ましい実施形態によれば、基部プレートは、雄ねじを有し、基部プレートは、坩堝壁部に螺合することにより坩堝壁部と接続される。さらに好ましい実施形態によれば、基部プレートは、ねじによって坩堝壁部と接続される。さらに好ましい実施形態によれば、基部プレートは、例えば坩堝壁部の内向きのフランジ上に基部プレートを置くことにより焼結坩堝内に浮かされる。さらに好ましい実施形態によれば、坩堝壁部のうちの少なくとも一部及び圧縮された基部プレートは、１つの部品片として焼結される。特に好ましくは、吊り下げ式焼結坩堝の基部プレート及び坩堝壁部は、ねじ止めされる。特に好ましくは、立設式焼結坩堝の基部プレート及び坩堝壁部は、さね継ぎによって接続される。
好ましくは、焼結坩堝内に含まれる基部プレートは、側部より厚く、例えば１．１〜２０倍の厚さ又は１．２〜１０倍の厚さ又は１．５〜７倍の厚さ、特に好ましくは２〜５倍の厚さである。好ましくは、側部は、外周にわたって及び焼結坩堝の高さにわたって一定の壁厚（肉厚）を有する。
焼結坩堝は、ノズルを有する。ノズルは、ノズル材料製である。好ましくは、ノズル材料は、いずれの場合もノズル材料の理論密度に対し、例えば９５％超の範囲、例えば９８〜１００％、特に好ましくは９９〜９９．９９９％の密度を有する予備圧縮された材料を含む。好ましくは、ノズル材料は、高融点金属、例えばモリブデン、タングステン、又はこれらと高融点金属との組み合わせを含む。モリブデンは、特に好ましいノズル材料である。好ましくは、モリブデンを含むノズルは、理論密度の１００％の密度を有してもよい。
吊り下げ式焼結坩堝は、当業者に公知であり、当業者に好適と思われる任意の方法で加熱することができる。吊り下げ式焼結坩堝は、例えば誘導により、又は抵抗により加熱することができる。誘導加熱の場合、エネルギーは、コイルにより焼結坩堝の側壁部に直接導入され、そこから坩堝の内側に渡される。抵抗加熱の場合、エネルギーは、輻射によって導入され、これにより固体表面は外側から加温され、そこから固体表面の内側にエネルギーを通す。好ましくは、焼結坩堝は誘導加熱される。
好ましくは、焼結坩堝は１つ又は複数の加熱ゾーン、例えば１つ又は２つ又は３つ又は４つ以上の加熱ゾーン、好ましくは１つ又は２つ又は３つの加熱ゾーン、特に好ましくは１つの加熱ゾーンを有する。焼結坩堝の加熱ゾーンは、同じ温度又は異なる温度まで加熱されてよい。例えば、すべての加熱ゾーンが１つの温度まで加熱されてよく、又はすべての加熱ゾーンが異なる温度に加熱されてよく、又は２つ以上の加熱ゾーンが１つの温度に加熱されかつ１以上の加熱ゾーンが、互いに独立に、他の温度に加熱されてもよい。好ましくは、すべての加熱ゾーンが異なる温度に加熱され、例えば加熱ゾーンの温度は、二酸化ケイ素造粒体の物質輸送の方向に高く設定される。
吊り下げ式焼結坩堝は、炉内に吊り下げられて配置された上述の焼結坩堝を意味する。
好ましくは、吊り下げ式焼結坩堝は、以下の特徴、
｛ａ｝吊り下げ具組立体、好ましくは高さ調整可能な吊り下げ具組立体、
｛ｂ｝側部部品として共に閉鎖される少なくとも２つのリング、好ましくは側部部品として互いに螺合される少なくとも２つのリング、
｛ｃ｝ノズル、好ましくは坩堝に永久的に取り付けられたノズル、
｛ｄ｝マンドレル、例えばピンでノズルに固定されたマンドレル、又は支持ロッドで蓋に固定されたマンドレル、又は支持ロッドで坩堝の下に取り付けられたマンドレル、
｛ｅ｝例えば注入パイプの形の、又は別個の入口としての、特に好ましくは注入パイプの形態の、少なくとも１つのガス入口、
｛ｆ｝例えば蓋内又は坩堝の壁部内の、少なくとも１つのガス出口、
｛ｇ｝冷却ジャケット、特に好ましくは水冷ジャケット、
｛ｈ｝坩堝の外側の、例えば冷却ジャケットの外側の断熱材、好ましくは酸化ジルコニウム製の断熱層、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくはすべてを有する。
吊り下げ具組立体は、好ましくは、吊り下げ式焼結坩堝の構築の間に設置される吊り下げ具組立体、例えば坩堝の一体的構成要素として提供される吊り下げ具組立体、特に好ましくは坩堝の一体的構成要素として焼結材料から提供される吊り下げ具組立体である。さらには、吊り下げ具組立体は、好ましくは、焼結坩堝に設置され、焼結材料とは異なる材料、例えばアルミニウム、鋼鉄、鉄、ニッケル又は銅から、好ましくは銅から作製される吊り下げ具組立体、特に好ましくは、焼結坩堝に設置される冷却式、例えば水冷式の銅製の吊り下げ具組立体である。
吊り下げ具組立体により、吊り下げ式焼結坩堝を炉内で移動することができる。好ましくは、坩堝は、少なくとも部分的に導入し炉から引き出すことができる。炉内に異なる加熱ゾーンが存在する場合、それらの温度プロファイルは、炉内に存在する坩堝に伝達されることになる。炉内の坩堝の位置を変更することにより、複数の加熱ゾーン、変化する加熱ゾーン、又は複数の変化する加熱ゾーンを坩堝内に生み出すことができる。
立設式焼結坩堝は、炉内に立設して配置される上述の種類の焼結坩堝を意味する。
好ましくは、立設式焼結坩堝は、以下の特徴、
／ａ／ 立設エリアとして形成された領域、好ましくは坩堝の基部に立設エリアとして形成された領域、さらに好ましくは坩堝の基部プレート内に立設エリアとして形成された領域、特に好ましくは坩堝の基部の外縁に立設エリアとして形成された領域、
／ｂ／ 側部部品として共に閉鎖される少なくとも２つのリング、好ましくは側部部品としてさね継ぎによって共に閉鎖される少なくとも２つのリング、
／ｃ／ ノズル、好ましくは坩堝に、特に好ましくは立設エリアとして形成されていない坩堝の基部の領域に永久的に取り付けられたノズル、
／ｄ／ マンドレル、例えばピンでノズルに固定されたマンドレル、又はピンで蓋に固定されたマンドレル、又は支持ロッドで坩堝の下に取り付けられたマンドレル、
／ｅ／ 例えば注入パイプの形の、又は別個の入口としての、少なくとも１つのガス入口、
／ｆ／ 例えば蓋内又は坩堝の壁部内の別個の出口としての、少なくとも１つのガス出口、
／ｇ／ 蓋、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくはすべてを有する。
立設式焼結坩堝は、好ましくは、炉内及び炉の下の領域内に隔てられたガス区画を有する。炉の下の領域は、取り出された第１ガラス融液が存在する、ノズルの下の領域を意味する。好ましくは、ガス区画は、坩堝が立つ面によって隔てられる。炉の内壁と坩堝の外壁との間の炉のガス区画に存在するガスは、炉の下の領域に漏れ出すことができない。取り出された第１ガラス融液は、炉のガス区画からのガスとは接触しない。好ましくは、立設配置で焼結坩堝を有する炉から取り出された第１ガラス融液及びそれから成形されるガラス製品は、吊り下げ配置で焼結坩堝を有する炉から取り出された第１ガラス融液及びそれから成形されるガラス製品よりも高い表面純度を有する。
好ましくは、坩堝は、二酸化ケイ素造粒体が坩堝入口を介して炉の入口を通じて坩堝内に進入することができ、かつ第１ガラス融液を坩堝の出口及び炉の出口を通じて取り出すことができるように、炉の入口及び出口と接続されている。
好ましくは、坩堝は、少なくとも１つの入口に加えて、ガスを導入及び取り除く際に通ることができる少なくとも１つの開口、好ましくは複数の開口を備える。好ましくは、坩堝は、少なくとも２つの開口を備え、少なくとも１つは、ガス入口として使用することができ、少なくとも１つは、ガス出口として使用することができる。好ましくは、少なくとも１つの開口をガス入口として、及び少なくとも１つの開口をガス出口として使用することは、坩堝内にガス流をもたらす。
二酸化ケイ素造粒体は、坩堝の入口を通じて坩堝内に導入され、その後坩堝内で加温される。加温は、ガス又は２種以上のガスの混合ガスの存在下で行うことができる。さらには、加温中、二酸化ケイ素造粒体に付着した水は、気相に移り、さらなるガスを形成することができる。ガス又は２種以上のガスの混合物は、坩堝のガス区画内に存在する。坩堝のガス区画は、固相又は液相により占められていない坩堝の内側の領域を意味する。好適なガスは、例えば水素、不活性ガス、並びにこれらの２種以上である。不活性ガスは、２４００℃の温度まで坩堝内に存在する材料と反応しないガスを意味する。好ましい不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンであり、特に好ましくはアルゴン及びヘリウムである。好ましくは、加温は、還元雰囲気内で行われる。これは、水素又は水素と不活性ガスの組み合わせ、例えば水素とヘリウム、又は水素と窒素、又は水素とアルゴンの組み合わせ、特に好ましくは水素とヘリウムの組み合わせにより提供することができる。
好ましくは、水素、少なくとも１種の不活性ガスと引き換えに、又は水素と少なくとも１種の不活性ガスとの組み合わせと引き換えに、空気、酸素及び水の少なくとも部分的なガス交換が、二酸化ケイ素造粒体に対して実施される。少なくとも部分的なガス交換は、二酸化ケイ素造粒体の導入中、若しくは加温前、若しくは加温中、又は上記の活動の少なくとも２つの間中、二酸化ケイ素造粒体に対して実施される。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、水素及び少なくとも１つの不活性ガス、例えばアルゴン又はヘリウムのガス流中で、溶融するまで加温される。
好ましくは、ガス出口を通じて退出するときのガスの露点は、０℃未満である。露点は、その温度より下では固定圧力において当該のガス又は混合ガスの一部が凝縮する温度を意味する。一般に、これは、水の凝縮を意味する。露点は、方法のセクションに記載の試験方法に従って、ミラー式露点湿度計で測定される。
好ましくは、炉は、炉内に導入されたガスと炉の運転中に形成されたガスとが取り除かれる際に通る少なくとも１つのガス出口を有し、好ましくは炉内に見出される溶融坩堝もそうである。炉は、追加的に、少なくとも１つの専用のガス入口を有してもよい。あるいは又は追加的に、ガスは、例えば二酸化ケイ素粒子と共に、若しくは予め、後で、又は上記の可能性の２つ以上の組み合わせにより、固形物入口とも呼ばれる入口を通じて導入することができる。
好ましくは、ガス出口を通じて炉から取り除かれるガスは、ガス出口を通じて炉から退出するとき、０℃未満、例えば−１０℃未満、又は−２０℃未満の露点を有する。露点は、方法のセクションに記載の試験方法に従って、５〜２０ｍｂａｒのわずかな過大圧力で測定される。好適な測定装置は、例えばＭｉｃｈｅｌｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＧｍｂＨ社（Ｄ−６１３８１ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｄｏｒｆ）製の「Ｏｐｔｉｄｅｗ」装置である。
ガスの露点は、好ましくは、炉のガス出口から１０ｃｍ以上の距離の測定位置で測定される。しばしば、この距離は、１０ｃｍ〜５ｍである。この範囲の距離では − ここでは「退出時」と呼ばれる − 測定位置の炉のガス出口からの距離は、露点測定の結果にとって重要ではない。ガスは、流体接続により、例えばホース又は管内で、測定位置に運ばれる。測定位置におけるガスの温度は、しばしば、１０〜６０℃、例えば２０〜５０℃、特に２０〜３０℃である。
好適なガス及び混合ガスは、すでに記載されている。別個の試験の文脈において、上記で開示した値が、指定のガス及び混合ガスのそれぞれに当てはまることが確証された。
さらに好ましい実施形態によれば、ガス又は混合ガスは、炉内、特に溶融坩堝内に進入する前に、−５０℃未満、例えば−６０℃未満、又は−７０℃未満、又は−８０℃未満の露点を有する。露点は、一般に、−６０℃を超えない。また、炉に進入するときの露点については、以下の範囲、−５０〜−１００℃、−６０〜−１００℃、及び−７０〜−１００℃が好ましい。
さらに好ましい実施形態によれば、炉に進入する前のガスの露点は、溶融坩堝から退出するときより少なくとも５０℃、例えば少なくとも６０℃、又はさらには８０℃も低い。溶融坩堝から退出するときの露点を測定することについては、上記の開示事項が当てはまる。炉内への進入前の露点を測定することについては、上記開示事項は、類似的に当てはまる。水分に寄与するソースが存在せず、測定位置と炉との間での凝縮の可能性がないので、測定位置から炉のガス入口への距離は重要ではない
好ましい実施形態によれば、炉、特に溶融坩堝は、２００〜３０００Ｌ／ｈの範囲のガス交換率で運転される。
好ましい実施形態によれば、露点は、測定セル内で測定され、測定セルは、ガス出口を通過するガスから膜により分離されている。この膜は、好ましくは透湿性である。これらの手段により、測定セルを、ガス流内に存在するダスト及び他の粒子から保護することができ、ダスト及び他の粒子は、ガス流と共に、溶融炉から、特に溶融坩堝から運び去られる。これらの手段により、測定プローブの稼働時間を相当に増大させることができる。稼働時間は、測定プローブの交換も測定プローブの洗浄も必要とされない炉の運転期間を意味する。
好ましい実施形態によれば、ミラー式露点測定装置が用いられる。
炉のガス出口の露点は、設定することができる。好ましくは、炉の出口の露点を設定するための方法は、
Ｉ）残留水分を有する入力材料を炉内に準備する工程と、
ＩＩ）炉を作運転し、ガス流に炉を通過させる工程と、
ＩＩＩ）入力材料の残留水分、又はガス流のガス置換速度を変化させる工程と
を備える。
好ましくは、この方法を使用して露点を０℃未満の範囲、例えば−１０℃未満、特に好ましくは−２０℃未満に設定することができる。さらに好ましくは、露点は、０℃未満〜−１００℃の範囲、例えば−１０℃未満〜−８０℃、特に好ましくは−２０℃未満〜−６０℃に構成することができる。
ガラス体の調製については、「入力材料」は、準備される二酸化ケイ素粒子、好ましくは二酸化ケイ素造粒体、二酸化ケイ素粒、又はこれらの組み合わせを意味する。二酸化ケイ素粒子、造粒体、及び粒は、好ましくは第１の態様に関して記載された特徴により特徴付けられる。
炉及びガス流は、好ましくは第１の態様に関して記載された特徴により特徴付けられる。好ましくは、ガス流は、入口を通じてガスを炉内に導入し、出口を通じてガスを炉から取り除くことにより形成される。「ガス置換速度」は、単位時間当たりに出口を通じて炉から流れ出るガスの体積を意味する。ガス置換速度は、ガス流のスループット又は体積スループットとも呼ばれる。
露点の設定は、特に、入力材料の残留水分又はガス流のガス置換速度を変化させることにより、実施することができる。例えば、露点は、入力材料の残留水分を増大させることにより、上昇させることができる。入力材料の残留水分を減少させることにより、露点は、低下させることができる。ガス置換速度の上昇は、露点の低下をもたらすことができる。一方で、ガス置換速度の低下は、露点の上昇をもたらすことができる。
好ましくは、ガス流のガス置換速度は、２００〜３０００Ｌ／ｈの範囲、例えば２００〜２０００Ｌ／ｈ、特に好ましくは２００〜１０００Ｌ／ｈである。
入力材料の残留水分は、いずれの場合も入力材料の総重量に対し、好ましくは０．００１重量％〜５重量％の範囲、例えば０．０１〜１重量％、特に好ましくは０．０３〜０．５重量％である。
好ましくは、露点は、さらなる要因によって影響されてもよい。このような手段の例は、炉内に進入時のガス流の露点、炉温、及びガス流の組成である。炉内に進入時のガス流の露点の低下、炉温の低下、又は炉の出口におけるガス流の温度の低下は、出口におけるガス流の露点の低下をもたらすことができる。炉の出口におけるガス流の温度は、それが露点より高い限り、露点に影響しない。
特に好ましくは、露点は、ガス流のガス置換速度を変化させることにより設定される。
好ましくは、当該方法は、以下の特徴、
Ｉ｝いずれの場合も入力材料の総重量に対し、０．００１〜５重量％の範囲、例えば０．０１〜１重量％、特に好ましくは０．０３〜０．５重量％の入力材料の残留水分、
ＩＩ｝２００〜３０００Ｌ／ｈ、例えば２００〜２０００Ｌ／ｈ、特に好ましくは２００〜１０００Ｌ／ｈの範囲のガス流のガス置換速度、
ＩＩＩ｝１７００〜２５００℃の範囲、例えば１９００〜２４００℃の範囲、特に好ましくは２１００〜２３００℃の範囲の炉温、
ＩＶ｝−５０℃〜−１００℃の範囲、例えば−６０℃〜−１００℃、特に好ましくは−７０℃〜−１００℃の、炉内への進入時のガス流の露点、
Ｖ｝ガス流は、ヘリウム、水素、又はこれらの組み合わせを、好ましくはヘリウム及び水素を、２０：８０〜９５：５の比率で含む、
ＶＩ｝１０〜６０℃の範囲、例えば２０〜５０℃、特に好ましくは２０〜３０℃の、出口におけるガスの温度
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ、特に好ましくは少なくとも４つにより特徴付けられる。
高い残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体を用いるときは、高いガス置換速度と炉の入口における低い露点とを有するガス流を用いることが特に好ましい。対照的に、低い残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体を用いるときは、低いガス置換速度と炉の入口における高い露点とを有するガス流を、使用することができる。
特に好ましくは、３重量％未満の残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体を用いるとき、ヘリウム及び水素を含むガス流のガス置換速度は、２００〜３０００Ｌ／ｈの範囲でよい。
０．１％の残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体が３０ｋｇ／ｈで炉に供給される場合、Ｈｅ／Ｈ２＝５０：５０のときは２８００〜３０００ｌ／ｈの範囲、Ｈｅ／Ｈ２＝３０：７０のときは２７００〜２９００ｌ／ｈの範囲のガス流のガス置換速度が選択され、−９０℃の炉内への進入前のガス流の露点が選択される。これにより、０℃未満の露点が、ガス出口において得られる。
０．０５％の残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体が３０ｋｇ／ｈで炉に供給される場合、Ｈｅ／Ｈ２＝５０：５０のときは１９００〜２１００ｌ／ｈの範囲、Ｈｅ／Ｈ２＝３０：７０のときは１８００〜２００ｌ／ｈの範囲のガス流のガス置換速度が選択され、−９０℃の炉内への進入前のガス流の露点が選択される。これにより、０℃未満の露点が、ガス出口において得られる。
０．０３％の残留水分を有する二酸化ケイ素造粒体が３０ｋｇ／ｈで炉に供給される場合、Ｈｅ／Ｈ２＝５０：５０のときは１４００〜１６００ｌ／ｈの範囲、Ｈｅ／Ｈ２＝３０：７０のときは１２００〜１４００ｌ／ｈの範囲のガス流のガス置換速度が選択され、−９０℃の炉内への進入前のガス流の露点が選択される。これにより、０℃未満の露点が、ガス出口において得られる。
二酸化ケイ素造粒体を溶融するための炉温は、好ましくは１７００〜２５００℃の範囲、例えば１９００〜２４００℃の範囲、特に好ましくは２１００〜２３００℃の範囲である。
好ましくは、炉内の保持時間は、１時間〜５０時間の範囲、例えば１〜３０時間、特に好ましくは５〜２０時間である。本発明に関しては、保持時間は、本発明に係る方法を行うとき、ガラス融液が形成される溶融炉から溶融炉の充填量を本発明に記載の様式で取り出すために要求される時間を意味する。充填量は、溶融炉内の二酸化ケイ素の全質量である。これに関連して、二酸化ケイ素は、固体として、及びガラス融液として存在してよい。
好ましくは、炉温は、材料輸送の方向で長さにわたって上昇する。好ましくは、炉温は、材料輸送の方向で長さにわたって少なくとも１００℃、例えば少なくとも３００℃又は少なくとも５００℃又は少なくとも７００℃、特に好ましくは少なくとも１０００℃上昇する。好ましくは、炉内の最大温度は、１７００〜２５００℃、例えば１９００〜２４００℃、特に好ましくは２１００〜２３００℃である。炉温の上昇は、一様に進行しても、温度プロファイルに従って進行してもよい。
好ましくは、炉温は、ガラス融液が炉から取り出される前に低下する。好ましくは、炉温は、ガラス融液が炉から取り出される前に５０〜５００℃、例えば１００℃又は４００℃、特に好ましくは１５０〜３００℃低下する。好ましくは、取り出し時のガラス融液の温度は、１７５０〜２１００℃、例えば１８５０〜２０５０℃、特に好ましくは１９００〜２０００℃である。
好ましくは、炉温は、物質輸送の方向で長さにわたって上昇し、ガラス融液が炉から取り出される前に低下する。これに関連して、炉温は、好ましくは、物質輸送の方向で長さにわたって少なくとも１００℃、例えば少なくとも３００℃又は少なくとも５００℃又は少なくとも７００℃、特に好ましくは少なくとも１０００℃上昇する。好ましくは、炉内の最大温度は、１７００〜２５００℃、例えば１９００〜２４００℃、特に好ましくは２１００〜２３００℃である。好ましくは、炉温は、ガラス融液が炉から取り出される前に５０〜５００℃、例えば１００℃又は４００℃、特に好ましくは１５０〜３００℃低下する。
予熱加熱部
好ましくは、炉は、通路により互いにつながれた第１のチャンバとさらなるチャンバとを少なくとも有し、第１のチャンバと第２のチャンバは、異なる温度を有し、第１のチャンバの温度は、さらなるチャンバの温度より低い。さらなるチャンバでは、第１ガラス融液が、二酸化ケイ素造粒体から形成される。このチャンバは、以下において溶融チャンバと呼ばれる。ダクトを介して溶融チャンバにつながれているが、溶融チャンバの上流にあるチャンバは、予熱加熱部とも呼ばれる。１つの例は、少なくとも１つの出口が溶融チャンバの入口と直接接続されているチャンバである。上記の配置は、独立した炉内に作製されてもよく、この場合、溶融チャンバは、溶融炉である。しかしながら、さらなる説明では、「溶融炉」という用語は、「溶融チャンバ」という用語と同一であると解されてよい。ゆえに、溶融炉に関して述べられることは、溶融チャンバにも当てはまると解されてよく、その逆もまた同様である。「予熱加熱部」という用語は、両方の場合に同じものを意味する。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、炉内への進入時に２０〜１３００℃の範囲の温度を有する。
第１の実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、溶融チャンバ内への進入前に焼き戻しされない。二酸化ケイ素造粒体は、炉内への進入時に例えば２０〜４０℃の範囲、特に好ましくは２０〜３０℃の温度を有する。二酸化ケイ素造粒体ＩＩが工程ｉ．）に従って準備される場合、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、炉内への進入時に好ましくは２０〜４０℃の範囲、特に好ましくは２０〜３０℃の温度を有する。
別の実施形態によれば、二酸化ケイ素造粒体は、炉内への進入前に４０〜１３００℃の範囲の温度まで焼き戻しされる。焼き戻しは、選択された値に温度を設定することを意味する。焼き戻しは、原則として、当業者に公知であり、二酸化ケイ素造粒体の焼き戻しのために知られている任意の方法で行うことができる。例えば、焼き戻しは、溶融チャンバとは別に配置された炉内で、又は溶融チャンバに接続された炉内で行うことができる。
好ましくは、焼き戻しは、溶融チャンバに接続されたチャンバ内で実施される。従って、好ましくは、炉は、二酸化ケイ素を焼き戻しすることができる予熱加熱部を備える。好ましくは、予熱加熱部は、それ自体供給炉であり、特に好ましくは回転炉である。供給炉は、運転中に、供給炉の入口から供給炉の出口への二酸化ケイ素の移動をもたらす加熱されたチャンバを意味する。好ましくは、出口は、溶融炉の入口に直接接続されている。このようにして、二酸化ケイ素造粒体は、さらなる中間工程又は中間手段なしに、予熱加熱部から溶融炉内に到着することができる。
予熱加熱部は、少なくとも１つのガス入口及び少なくとも１つのガス出口を備えることがさらに好ましい。ガス入口を通じて、ガスは、内部、予熱加熱部のガスチャンバ、に到着することができ、ガス出口を通じて、ガスは、取り除くことができる。二酸化ケイ素造粒体のための予熱加熱部の入口を介してガスを予熱加熱部内に導入することも可能である。また、ガスを、予熱加熱部の出口を介して取り除き、その後二酸化ケイ素造粒体から分離することもできる。さらには、好ましくは、ガスを、二酸化ケイ素造粒体のための入口及び予熱加熱部のガス入口を介して導入し、予熱加熱部の出口及び予熱加熱部のガス出口を介して取り除くこともできる。
好ましくは、ガス入口及びガス出口の使用により予熱加熱部内にガス流が生成される。好適なガスは、例えば水素、不活性ガス、並びにこれらの２つ以上である。好ましい不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンであり、特に好ましくは窒素及びヘリウムである。好ましくは、還元雰囲気が、予熱加熱部内に存在する。これは、水素又は水素と不活性ガスの組み合わせ、例えば水素とヘリウム又は水素と窒素の組み合わせ、特に好ましくは水素とヘリウムの組み合わせの形で提供することができる。さらには、好ましくは、酸化雰囲気が、予熱加熱部内に存在する。これは、好ましくは、酸素又は酸素と１つ以上のさらなるガスとの組み合わせの形で提供することができ、空気が特に好ましい。さらに好ましくは、二酸化ケイ素が、予熱加熱部内で減圧で焼き戻しされることが可能である。
例えば、二酸化ケイ素造粒体は、炉内への進入時に１００〜１１００℃又は３００〜１０００又は６００〜９００℃の範囲の温度を有することができる。二酸化ケイ素造粒体ＩＩが工程ｉ．）に従って準備される場合、二酸化ケイ素造粒体ＩＩは、好ましくは、炉内への進入時に１００〜１１００℃又は３００〜１０００又は６００〜９００℃の範囲の温度を有する。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、炉は、少なくとも２つのチャンバを備える。好ましくは、炉は、第１のチャンバ及び少なくとも１つのさらなるチャンバを含む。第１のチャンバ及びさらなるチャンバは、通路により互いに接続されている。
少なくとも２つのチャンバは、原則として、炉内に任意の様式で、好ましくは垂直又は水平に、特に好ましくは垂直に、配置することができる。好ましくは、チャンバは、本発明の第１の態様に係る方法を行うとき、二酸化ケイ素造粒体が、第１のチャンバを通過し、その後第１ガラス融液を得るようにさらなるチャンバ内で加熱されるように、炉内に配置される。さらなるチャンバは、好ましくは、溶融炉と溶融炉内に配置された坩堝との上記の特徴を有する。
好ましくは、チャンバのそれぞれは、入口及び出口を備える。好ましくは、炉の入口は、通路を介して第１のチャンバの入口に接続されている。好ましくは、炉の出口は、通路を介してさらなるチャンバの出口に接続されている。好ましくは、第１のチャンバの出口は、通路を介してさらなるチャンバの入口に接続されている。
好ましくは、チャンバは、二酸化ケイ素造粒体が炉の入口を通じて第１のチャンバ内に到着することができるように、配置されている。好ましくは、チャンバは、第１ガラス融液を炉の出口を通じてさらなるチャンバから取り出すことができるように、配置されている。特に好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、炉の入口を通じて第１のチャンバ内に到着することができ、第１ガラス融液は、炉の出口を通じてさらなるチャンバから取り出すことができる。
造粒体又は粉末の形の二酸化ケイ素は、当該方法により画定される物質輸送の方向に通路を通じて第１のチャンバからさらなるチャンバ内に進むことができる。通路により接続されたチャンバへの言及は、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間に材料輸送の方向にさらなる中間要素が並ぶ配置を含む。原則として、ガス、液体、及び固体が、通路を通過することができる。好ましくは、二酸化ケイ素粉末、二酸化ケイ素粉末のスラリー、及び二酸化ケイ素造粒体が、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の通路を通過することができる。本発明に係る方法が行われる間、第１のチャンバ内に導入される材料のすべては、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の通路を介してさらなるチャンバ内に到着することができる。好ましくは、造粒体又は粉末の形の二酸化ケイ素だけが、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の通路を介してさらなるチャンバ内に到着する。好ましくは、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の通路は、第１のチャンバとさらなるチャンバのガスチャンバが互いから分離されるように、好ましくは異なるガス若しくは混合ガス、異なる圧力、又はその両方がガスチャンバ内に存在することができるように、二酸化ケイ素により閉鎖されている。別の好ましい実施形態によれば、通路は、仕切弁、好ましくは回転仕切弁から形成されている。
好ましくは、炉の第１のチャンバは、少なくとも１つのガス入口及び少なくとも１つのガス出口を有する。ガス入口は、原則として、当業者に公知であり、ガスの導入に好適である任意の形態、例えばノズル、通気孔、又は管を有することができる。ガス出口は、原則として、当業者に公知であり、ガスの取り除きに好適である任意の形態、例えばノズル、通気孔、又は管を有することができる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、炉の入口を通じて第１のチャンバ内に導入され、加温される。加温は、ガス又は２つ以上のガスの混合物の存在下で実施することができる。このために、ガス又は２つ以上のガスの混合物が、第１のチャンバのガスチャンバ内に存在する。第１のチャンバのガスチャンバは、固相又は液相により占められていない第１のチャンバの領域を意味する。好適なガスは、例えば水素、酸素、不活性ガス、並びにこれらの２種以上である。好ましい不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンであり、特に好ましくは窒素、ヘリウム、及びこれらの組み合わせである。好ましくは、加温は、還元雰囲気内で行われる。これは、好ましくは、水素又は水素とヘリウムとの組み合わせの形で提供することができる。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、第１のチャンバ内で、ガス又は２つ以上のガスの組み合わせの流れの中で、加温される。
二酸化ケイ素造粒体は、第１のチャンバ内で減圧で、例えば５００ｍｂａｒ未満又は３００ｍｂａｒ未満、例えば２００ｍｂａｒ以下の圧力で加温されることが、さらに好ましい。
好ましくは、第１のチャンバは、二酸化ケイ素造粒体が移動される際に用いられる少なくとも１つの装置を有する。原則として、この目的用に当業者に公知であり、好適であると思われるすべての装置を、選択することができる。好ましくは、かき混ぜ装置、振り混ぜ装置、及び旋回装置。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、第１のチャンバ内の温度とさらなるチャンバ内の温度とは、異なる。好ましくは、第１のチャンバ内の温度は、さらなるチャンバ内の温度より低い。好ましくは、第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の温度差は、６００〜２４００℃の範囲、例えば１０００〜２０００℃又は１２００〜１８００℃の範囲、特に好ましくは１５００〜１７００℃の範囲である。さらには、好ましくは、第１のチャンバ内の温度は、さらなるチャンバ内の温度より６００〜２４００℃、例えば１０００〜２０００℃又は１２００〜１８００℃、特に好ましくは１５００〜１７００℃低い。
好ましい実施形態によれば、炉の第１のチャンバは、予熱加熱部、特に好ましくは上記の特徴を有する上記の予熱加熱部である。好ましくは、予熱加熱部は、通路を介してさらなるチャンバに接続されている。好ましくは、二酸化ケイ素は、予熱加熱部から通路を介してさらなるチャンバ内に進む。予熱加熱部とさらなるチャンバとの間の通路は、予熱加熱部内に導入されたガスが通路を通じてさらなるチャンバ内に進まないように、塞ぐことができる。好ましくは、予熱加熱部とさらなるチャンバとの間の通路は、二酸化ケイ素が水に接触しないように、塞がれている。予熱加熱部とさらなるチャンバとの間の通路は、異なるガス又は混合ガス、異なる圧力、又はその両方がガスチャンバ内に存在することができるような方法で予熱加熱部のガスチャンバと第１のチャンバとが互いから分離されるように、塞ぐことができる。好適な通路は、好ましくは、上述の実施形態のとおりである。
さらに好ましい実施形態によれば、炉の第１のチャンバは、予熱加熱部ではない。例えば、第１のチャンバは、平準化チャンバでもよい。平準化チャンバは、その上流の予熱加熱部内のスループットのばらつき、又は予熱加熱部とさらなるチャンバとの間のスループット差が平準化される炉のチャンバである。例えば、上述のように、回転炉を、第１のチャンバの上流に配置することができる。これは、一般に、平均スループットから最大６％の量だけ変化し得るスループットを有する。好ましくは、二酸化ケイ素は、二酸化ケイ素が平準化チャンバ内に到着した温度で平準化チャンバ内に保持される。
炉が、第１のチャンバと、２つ以上のさらなるチャンバ、例えば２つのさらなるチャンバ又は３つのさらなるチャンバ又は４つのさらなるチャンバ又は５つのさらなるチャンバ又は６つ以上のさらなるチャンバ、特に好ましくは２つのさらなるチャンバとを有することも可能である。炉が２つのさらなるチャンバを有する場合、第１のチャンバは、好ましくは予熱加熱部であり、物質輸送の方向に基づき、さらなるチャンバの第１は、平準化チャンバであり、さらなるチャンバの第２は、溶融チャンバである。
さらに好ましい実施形態によれば、添加剤が、第１のチャンバ内に存在する。添加剤は、好ましくは、ハロゲン、不活性ガス、塩基、酸素、又はこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択される。
原則として、元素形態のハロゲン及びハロゲン化合物が、好適な添加剤である。好ましいハロゲンは、塩素、フッ素、塩素含有化合物、及びフッ素含有化合物からなる群から選択される。特に好ましいのは、元素状塩素及び塩化水素（塩酸）である。
原則として、すべての不活性ガス及びこれらの２種以上の混合物が、好適な添加剤である。好ましい不活性ガスは、窒素、ヘリウム、又はこれらの組み合わせである。
原則として、塩基も、好適な添加剤である。添加剤としての使用に好ましい塩基は、無機塩基及び有機塩基である。
さらに、酸素が、好適な添加剤である。酸素は、好ましくは酸素含有雰囲気として、例えば不活性ガス又は２種以上の不活性ガスの混合物との組み合わせで、特に好ましくは窒素、ヘリウム、又は窒素及びヘリウムとの組み合わせで、存在する。
第１チャンバは、原則として、当業者に公知であり、二酸化ケイ素を加熱するのに好適な任意の材料を含んでよい。好ましくは、第１のチャンバは、石英ガラス、高融点金属、アルミニウム、及びこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み、特に好ましくは、第１のチャンバは、石英ガラス又はアルミニウムを含む。
好ましくは、第１のチャンバ内の温度は、第１のチャンバがポリマー又はアルミニウムを含む場合、６００℃を超えない。好ましくは、第１のチャンバ内の温度は、第１のチャンバが石英ガラスを含む場合、１００〜１１００℃である。好ましくは、第１のチャンバは、主として石英ガラスを含む。
第１のチャンバとさらなるチャンバとの間の通路を通じた第１のチャンバからさらなるチャンバへの二酸化ケイ素の輸送において、二酸化ケイ素は、原則として任意の状態で存在することができる。好ましくは、二酸化ケイ素は、固体として、例えば粒子、粉末、又は造粒体として存在する。本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、第１のチャンバからさらなるチャンバへの二酸化ケイ素の輸送は、造粒体として行われる。
さらに好ましい実施形態によれば、さらなるチャンバは、金属シート又は焼結材料製の坩堝であり、焼結材料は、焼結金属を含み、金属シート又は焼結金属は、モリブデン、タングステン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
第１ガラス融液は、出口を通じて、好ましくはノズルを介して炉から取り出される。
真空焼結による第１ガラス融液の調製
第１ガラス融液を得るように二酸化ケイ素造粒体を加熱することは、真空焼結により行うことができる。このプロセスは、二酸化ケイ素造粒体が溶融のためにバッチ式に加熱される非連続的なプロセスである。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、排気減圧可能な坩堝内で加熱される。坩堝は、溶融炉内に配置されている。坩堝は、立設して又は吊り下げて、好ましくは吊り下げて配置することができる。坩堝は、焼結坩堝でも、金属シート坩堝でもよい。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。坩堝材料の例は、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、及びＴａ、黒鉛、又は黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。
真空焼結中、二酸化ケイ素造粒体は、溶融するまで真空中で加熱される。真空という用語は、２ｍｂａｒ未満の残圧を意味すると理解される。このために、二酸化ケイ素造粒体を含む坩堝を、２ｍｂａｒ未満の残圧に排気減圧する。
好ましくは、坩堝は、溶融炉内で１５００〜２５００℃の範囲、例えば１７００〜２３００℃の範囲、特に好ましくは１９００〜２１００℃の範囲の溶融温度に加温される。
坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における好ましい保持時間は、含有量に依存する。坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における保持時間は、好ましくは０．５〜１０時間、例えば１〜８時間又は１．５〜６時間、特に好ましくは２〜５時間である。
二酸化ケイ素造粒体は、加熱中、撹拌されてもよい。二酸化ケイ素造粒体は、好ましくはかき混ぜ、振り混ぜ、又は旋回により撹拌される。
ガス圧焼結（ＧＤＳ）による第１ガラス融液の調製
第１ガラス融液を得るように二酸化ケイ素造粒体を加熱することは、ガス圧焼結（ガス圧焼結についてのドイツ語の頭文字である「ＧＤＳ」と略す）により行うことができる。このプロセスは、二酸化ケイ素造粒体が溶融のためにバッチ式に加温される非連続的なプロセスである。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、閉鎖可能な坩堝内に導入され、溶融炉内に挿入される。好適な坩堝材料の例は、黒鉛、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、及びＴａ、又は黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。坩堝は、少なくとも１つのガス入口及び少なくとも１つのガス出口を備える。ガス入口を通じて、ガスを、坩堝の内部に導入することができる。ガス出口を通じて、ガスを、坩堝の内部から流出させることができる。好ましくは、坩堝は、ガス流中及び真空中で稼動させることが可能である。
ガス圧焼結では、二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも１種のガス又は２種以上のガスの存在下で溶融まで加熱される。好適なガスは、例えばＨ２、及び不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ）、並びにこれらの２種以上である。好ましくは、ガス圧焼結は、還元雰囲気内で、特に好ましくはＨ２又はＨ２／Ｈｅの存在下で行われる。空気とＨ２又はＨ２／Ｈｅとのガス交換が、行われる。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、１ｂａｒ超、例えば２〜２００ｂａｒ又は５〜２００ｂａｒ又は７〜５０ｂａｒの範囲、特に好ましくは１０〜２５ｂａｒのガス圧で加熱される。
好ましくは、坩堝は、炉内で１５００〜２５００℃の範囲、例えば１５５０〜２１００℃又は１６００〜１９００℃の範囲、特に好ましくは１６５０〜１８００℃の範囲の溶融温度に加熱される。
坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度におけるガス圧下での好ましい保持時間は、含有量に依存する。好ましくは、２０ｋｇの含有量の場合、坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の溶融温度における保持時間は、０．５〜１０時間、例えば１〜９時間又は１．５〜８時間、特に好ましくは２〜７時間である。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、真空中で、次いでＨ２雰囲気又はＨ２及びＨｅを含む雰囲気中で、特に好ましくはこれらのガスの向流において、溶融される。この方法では、第１の工程における温度は、好ましくはさらなる工程における温度よりも低い。真空中の加熱とガス（複数可）の存在下での加熱との間の温度差は、好ましくは０〜２００℃、例えば１０〜１００℃、特に好ましくは２０〜８０℃である。
溶融前の半結晶相の形成
原則として、二酸化ケイ素造粒体を溶融前に予備処理することも可能である。例えば、二酸化ケイ素造粒体は、少なくとも半結晶相が形成され、その後に半結晶性の二酸化ケイ素造粒体を溶融するまで加熱するように、加熱することができる。
半結晶相を形成するために、二酸化ケイ素造粒体は、好ましくは減圧で、又は１種以上のガスの存在下で加熱される。好適なガスは、例えばＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｃ２Ｆ６、空気、不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ）、並びにこれらの２種以上である。好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、減圧下で加熱される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、二酸化ケイ素造粒体が完全に溶融することなしに柔らかくなる処理温度に、例えば１０００〜１７００℃又は１１００〜１６００℃又は１２００〜１５００℃の範囲の温度に、特に好ましくは１２５０〜１４５０℃の範囲の温度に加熱される。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、炉内に配置された坩堝内で加熱される。坩堝は、立設して又は吊り下げて、好ましくは吊り下げて配置することができる。坩堝は、焼結坩堝でも、金属シート坩堝でもよい。好ましいのは、互いにリベット留めされた複数のシートから作製された圧延金属シート坩堝である。好適な坩堝材料の例は、高融点金属、特にＷ、Ｍｏ、及びＴａ、黒鉛、又は黒鉛箔で内張りされた坩堝であり、黒鉛坩堝が特に好ましい。坩堝内の二酸化ケイ素造粒体の処理温度における好ましい保持時間は、１〜６時間、例えば２〜５時間、特に好ましくは３〜４時間である。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体は、連続的なプロセスで、特に好ましくは回転炉内で加熱される。炉内の平均保持時間は、好ましくは１０〜１８０分、例えば２０〜１２０分、特に好ましくは３０〜９０分である。
好ましくは、予備処理のために使用される炉は、二酸化ケイ素造粒体が溶融するまで加熱される溶融炉への供給内に一体化することができる。さらに好ましくは、予備処理は、溶融炉内で実施することができる。
「坩堝延伸法」は、溶融材料が垂直に並べられ連続的なプロセスに好適な炉内で溶融するまで溶融材料が加熱され、その後、融液の少なくとも一部がノズルを通して炉の出口で取り出される（工程ｉｉｉ．））プロセスを意味すると理解される。工程ｉｉ．）及び工程ｉｉｉ．）に関して垂直に並べられた炉内での連続的なプロセスに好ましいと記載された実施形態が好ましい。
「ＧＤＳ法」（ＧＤＳは「Ｇａｓｄｒｕｃｋｓｉｎｔｅｒｎ」のドイツ語の頭文字であり、英語では「Ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ」である）は、溶融材料が、焼結鋳型内でガス圧焼結によりガラス融液を得るように加工され、次いでこの鋳型内で、ガラス製品又は石英ガラス体を得るように固められるプロセスを意味すると理解される。この点について工程ｉｉ．）及びｉｉｉ．）に関して好ましいと記載された実施形態が好ましい。
「溶融材料」は、溶融されることになる材料、工程ｉｉ．）については二酸化ケイ素造粒体、及び工程ｖ．）については石英ガラス粒を意味すると理解される。
工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｉｖ．）の石英ガラス体は、それぞれ、類似のプロセス又は異なるプロセスによって互いから独立に成形することができる。例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｖｉ．）の石英ガラス体は、坩堝延伸法、ＧＤＳ法又はＩＤＤ法によって互いから独立に形成することができる。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態では、溶融エネルギーは、固体表面を介して二酸化ケイ素造粒体に伝達される。
固体表面は、二酸化ケイ素造粒体の表面とは異なり、二酸化ケイ素造粒体が溶融のために加熱される温度で溶融又は崩壊しない表面を意味すると理解される。固体表面のための好適な材料は、例えば坩堝材料として好適な材料である。
固体表面は、原則として、当業者に公知であり、この目的に好適である任意の表面でよい。例えば、坩堝又は坩堝ではない別個のコンポーネントを、固体表面として使用することができる。
固体表面は、原則として、溶融エネルギーを二酸化ケイ素造粒体に伝達するために、当業者に公知であり、この目的に好適である任意の様式で加熱することができる。好ましくは、固体表面は、抵抗加熱又は誘導加熱により加熱される。誘導加熱の場合、エネルギーは、コイルにより固体表面内に直接結合され、そこから固体表面の内側に渡される。抵抗加熱の場合、固体表面は、外側から加温され、そこから固体表面の内側にエネルギーを通す。これに関連して、低い熱容量を有する加熱チャンバガス、例えばアルゴン雰囲気又はアルゴン含有雰囲気が有利である。例えば、固体表面は、電気的に、又は火炎により外側から固体表面に火を当てることによっても、加熱することができる。好ましくは、固体表面は、二酸化ケイ素造粒体を溶融するために十分な量のエネルギーを二酸化ケイ素造粒体及び／又は部分的に溶融した二酸化ケイ素造粒体に伝達することができる温度に加熱される。
別個のコンポーネントが固体表面として使用される場合、これは、任意の様式で、例えばそのコンポーネントを二酸化ケイ素造粒体上に置くことにより、若しくはそのコンポーネントを二酸化ケイ素造粒体の顆粒間に導入することにより、若しくはそのコンポーネントを坩堝と二酸化ケイ素造粒体との間に挿入することにより、又はこれらの２つ以上の組み合わせにより、二酸化ケイ素造粒体と接触させることができる。このコンポーネントは、溶融エネルギーの伝達前に、伝達中に、又は伝達前及び伝達中に、加熱することができる。
好ましくは、溶融エネルギーは、坩堝の内面を介して二酸化ケイ素造粒体に伝達される。この場合、坩堝は、二酸化ケイ素造粒体が溶融するように十分に加熱される。坩堝は、好ましくは抵抗加熱又は誘導加熱される。熱は、坩堝の外側から内側に伝達される。坩堝の内側の固体表面は、溶融エネルギーを二酸化ケイ素造粒体に伝達する。
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、溶融エネルギーは、ガスチャンバを介して二酸化ケイ素造粒体に伝達されるのではない。さらには、好ましくは、溶融エネルギーは、火炎により二酸化ケイ素造粒体に火を当てることにより、二酸化ケイ素造粒体に伝達されるのではない。これらの排除されるエネルギー伝達手段の例は、１つ又は複数のバーナー火炎を上から溶融坩堝内に、若しくは二酸化ケイ素上に、又はその両方に方向付けることである。
工程ｉｉｉ．）
ガラス製品が、第１ガラス融液の少なくとも一部から作製される。このために、好ましくは工程ｉｉ．）で作製されたガラス融液の少なくとも一部は取り出され、これからガラス製品が作製される。
工程ｉｉ．）で作製されたガラス融液の一部の取り出しは、原則として、溶融炉又は溶融チャンバから連続的に、又はガラス融液の調製が完了した後で、行うことができる。好ましくは、ガラス融液の一部は、連続的に取り出される。第１ガラス融液は、炉の出口又は溶融チャンバの出口を通じて、好ましくはいずれの場合もノズルを介して、取り出される。
第１ガラス融液は、取り出し前、取り出し中、又は取り出し後に、第１ガラス融液の成形を可能にする温度に冷却することができる。ガラス融液の粘度の上昇は、ガラス融液の冷却に関係する。第１ガラス融液は、好ましくは、成形において生み出された形状がもちこたえ、成形が、できる限り容易であると同時に確実であり、ほとんど労力をかけずに行うことができる程度まで、冷却される。当業者は、成形用具において第１ガラス融液の温度を変化させることにより、成形用の第１ガラス融液の粘度を容易に確立することができる。好ましくは、第１ガラス融液は、取り出しの際に、１７５０〜２１００℃の範囲、例えば１８５０〜２０５０℃の範囲、特に好ましくは１９００〜２０００℃の範囲の温度を有する。好ましくは、ガラス融液は、取り出し後、５００℃未満、例えば２００℃未満又は１００℃未満又は５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
さらに好ましくは、冷却は、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分又は０．３〜８Ｋ／分又は０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で行われる。
以下のプロファイル、
１． １１８０〜１２２０℃の範囲の温度に冷却する、
２． ３０〜１２０分、例えば４０〜９０分、特に好ましくは５０〜７０分の期間にわたってこの温度で保持する、
３． ５００℃未満、例えば２００℃未満又は１００℃未満又は５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却する、
に従って冷却することがさらに好ましく、冷却は、いずれの場合も、０．１〜５０Ｋ／分、例えば０．２〜１０Ｋ／分又は０．３〜８Ｋ／分又は０．５〜５Ｋ／分、特に好ましくは１〜３Ｋ／分の範囲の速度で行われる。
形成されるガラス製品は、中実体でも、中空体でもよい。中実体は、主として単一の材料から作製された物体を意味する。とはいえ、中実体は、１つ以上の介在物、例えばガス気泡を有してもよい。中実体内のこのような介在物は、一般に、６５ｍｍ３以下、例えば４０ｍｍ３未満、又は２０ｍｍ３未満、又は５ｍｍ３未満、又は２ｍｍ３未満、特に好ましくは０．５ｍｍ３未満のサイズを有する。好ましくは、中実体は、いずれの場合も中実体の全体積に対し、その体積の０．０２体積％未満、例えば０．０１体積％未満又は０．００１体積％未満を介在物が構成する。
ガラス製品は、外形を有する。外形は、ガラス製品の断面の外縁の形状を意味する。ガラス製品の断面の外形は、好ましくは円形、長円形、又は３つ以上の角、例えば４つ、５つ、６つ、７つ、若しくは８つの角を有する多角形であり、特に好ましくは石英ガラス体は、円形である。
好ましくは、ガラス製品は、１００〜１００００ｍｍの範囲、例えば１０００〜４０００ｍｍ、特に好ましくは１２００〜３０００ｍｍの長さを有する。
好ましくは、ガラス製品は、１〜５００ｍｍの範囲、例えば２〜４００ｍｍの範囲、特に好ましくは５〜３００ｍｍの範囲の外径を有する。
ガラス製品の成形は、ノズルにより実施されることが可能である。第１ガラス融液は、ノズルを通じて送られる。ノズルを通じて成形されるガラス製品の外形は、ノズル開口の形状により決定される。開口が円形である場合、ガラス製品の成形において円筒が作製されることになる。ノズルの開口が構造を有する場合、この構造が石英ガラス体の外形に移されることになる。開口に構造を有するノズルによって作製されるガラス製品は、ガラスストランドに沿った長手方向にその構造の像を有する。
ノズルは、溶融炉内に一体化されている。好ましくは、ノズルは、溶融炉内に坩堝の一部として、特に好ましくは坩堝の出口の一部として一体化されている。石英ガラス体を成形するためのこの方法は、二酸化ケイ素造粒体が連続的なプロセスに好適な溶融用の垂直配向炉内で加熱されるとき、好ましい。
石英ガラス体の成形は、鋳型内、例えば成形坩堝内でガラス融液を成形することにより行うことができる。好ましくは、ガラス融液は、鋳型内で冷却され、次いで鋳型から取り出される。冷却は、好ましくは鋳型を外側から冷却することにより行うことができる。石英ガラス体を成形するためのこの方法は、二酸化ケイ素がガス圧焼結により、又は真空焼結により溶融のために加熱される場合、好ましい。
好ましくは、ガラス製品は、成形された後に冷却され、その結果、ガラス製品はその形を維持する。好ましくは、ガラス製品は、成形後に、成形時の第１ガラス融液の温度の少なくとも１０００℃低い温度に、例えば少なくとも１５００℃又は少なくとも１８００℃、特に好ましくは１９００〜１９５０℃低い温度に冷却される。好ましくは、ガラス製品は、５００℃未満、例えば２００℃未満又は１００℃未満又は５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
ガラス製品の後処理
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、得られたガラス製品は、化学的処理、熱的処理又は機械的処理からなる群から選択される少なくとも１つの手順で処理することができる。
好ましくは、ガラス製品は、化学的に後処理される。後処理は、すでに作製されたガラス製品の処理に関する。ガラス製品の化学的後処理は、原則として、当業者に公知であり、ガラス製品の表面の化学構造の組成、又はその両方を変化させるための材料を用いるのに好適と思われる任意の手順を意味する。好ましくは、化学的後処理は、フッ素化合物による処理及び超音波洗浄からなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。
可能なフッ素化合物は、特に、フッ化水素及びフッ素含有酸、例えばフッ化水素酸である。液体は、好ましくは３５〜５５重量％の範囲、好ましくは３５〜４５重量％の範囲のフッ素化合物の含有量を有し、重量％は、いずれの場合も液体の総量に基づく。１００重量％までの残部は、通常、水である。好ましくは、水は、完全脱塩水又は脱イオン水である。
超音波洗浄は、好ましくは液槽内で、特に好ましくは洗浄剤の存在下で行われる。超音波洗浄の場合、一般に、いかなるフッ素化合物も、例えばフッ化水素酸もフッ化水素もない。
ガラス製品の超音波洗浄は、好ましくは、以下の条件の少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ又は少なくとも５つ、特に好ましくはすべての下で行われる。
− 連続的なプロセスで行われる超音波洗浄。
− 超音波洗浄用の設備は、管により互いに接続された６つのチャンバを有する。
− 各チャンバ内のガラス製品の保持時間を、設定することができる。好ましくは、各チャンバ内のガラス製品の保持時間は、同じである。好ましくは、各チャンバ内の保持時間は、１〜１２０分の範囲、例えば５分未満又は１〜５分又は２〜４分又は６０分未満又は１０〜６０分又は２０〜５０分、特に好ましくは５〜６０分の範囲である。
− 第１のチャンバは、好ましくは水及び塩基を含有する塩基性媒質と、超音波洗浄器とを備える。
− 第３のチャンバは、好ましくは水及び酸を含有する酸性媒質と、超音波洗浄器とを備える。
− 第２のチャンバ内及び第４〜第６のチャンバ内では、ガラス製品は、水で、好ましくは脱塩水で洗浄される。
− 第４〜第６のチャンバは、水のカスケードにより運転される。好ましくは、水は、第６のチャンバ内にのみ導入され、第６のチャンバから第５のチャンバ内に流れ、第５のチャンバから第４のチャンバ内に流れる。
好ましくは、ガラス製品は、熱的に後処理される。ガラス製品の熱的後処理は、原則として、当業者に公知であり、ガラス製品の形状若しくは構造又はその両方を温度により変化させるのに好適と思われる手順を意味すると理解される。好ましくは、熱的後処理は、焼き戻し、圧縮、膨張、延伸、溶着、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。好ましくは、熱的後処理は、材料を取り出す目的のためには行われない。
焼き戻しは、好ましくは９００〜１３００℃の範囲、例えば９００〜１２５０℃又は１０４０〜１３００℃の範囲、特に好ましくは１０００〜１０５０℃又は１２００〜１３００℃の範囲の温度の炉内でガラス製品を好ましくは加熱することにより、行われる。好ましくは、熱的処理では、１時間超の連続時間にわたって１３００℃の温度を超えず、特に好ましくは、熱的処理の全継続時間中１３００℃の温度を超えない。焼き戻しは、原則として減圧で、常圧で、又は増圧で、好ましくは減圧で、特に好ましくは真空中で、行うことができる。
圧縮は、好ましくは、ガラス製品を好ましくは約２１００℃の温度に加熱することと、好ましくは約６０ｒｐｍの回転速度での、回転旋回運動中のその後の成形とにより行われる。例えば、ロッドの形のガラス製品を、円筒に成形することができる。
ガラス製品は、好ましくは延伸することができる。延伸は、好ましくは、ガラス製品を好ましくは約２１００℃の温度に加熱し、その後制御された引っ張り速度でガラス製品の所望の外径に引っ張ることにより行われる。
好ましくは、ガラス製品は、機械的に後処理される。ガラス製品の機械的後処理は、原則として、当業者に公知であり、研磨手段を使用してガラス製品の形状を変化させるため、又はガラス製品を複数片に分割するために好適と思われる任意の手順を意味する。特に、機械的後処理は、研削、ドリル加工、ホーニング、鋸引き、ウォータージェット切断、レーザー切断、サンドブラストによる粗化、フライス加工、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。
好ましくは、ガラス製品は、これらの手順の組み合わせにより、例えば化学的後処理と熱的後処理又は化学的後処理と機械的後処理又は熱的後処理と機械的後処理の組み合わせにより、特に好ましくは化学的後処理、熱的後処理、及び機械的後処理の組み合わせにより処理される。さらには、好ましくは、ガラス製品は、それぞれ他から独立して上述の手順のいくつかに供されてもよい。
本発明の第１の態様に係る上記の方法は、ガラス製品の調製に関する。
本発明の第１の態様のさらに好ましい実施形態によれば、ガラス製品は、本明細書中以降に説明される方法のうちの１つに従って調製することができる。
ＩＤＤ法による第１ガラス融液の調製
「ＩＤＤ法」は、ガラス体が連続的なプロセスで調製されるプロセスを意味すると理解される。ＩＤＤは、「ｄｉｅ−ｄｒａｗｎ ｉｎｇｏｔ（ダイ延伸インゴット）」を表す。このために、最初に石英ガラス融液が、壁部が少なくとも１つのノズルを備える耐火性容器内で二酸化ケイ素溶融材料から生成される。石英ガラス融液は、少なくとも１つの合成バーナーを加熱することにより保持される。石英ガラス融液の表面は、合成バーナーによって直接加熱される。合成バーナー内で形成された二酸化ケイ素溶融材料は、これにより、石英ガラス融液の表面上に溶融される（工程ｉｉ．）。石英ガラスは、石英ガラス融液からノズルを通して引き出され、成形され、ガラス製品が得られる（工程ｉｉｉ．）。このプロセスは、例えば欧州特許第１０９７１１０Ｂ１号明細書に詳細に記載されている。
好ましくは、二酸化ケイ素造粒体が、例えばシロキサンから、例えばヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）及びデカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）又はこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択されるシロキサンから工程ｉ．）に関して記載されたようにして製造される二酸化ケイ素造粒体Ｉ又は二酸化ケイ素造粒体ＩＩが、ＩＤＤ法で使用される。得られたガラス製品は、これまでに記載されたとおり、１以上の工程で後処理してよい。
水平火炎溶融法による第１ガラス融液の調製
水平火炎溶融は、
− 二酸化ケイ素造粒体を沈降バーナー内に導入する工程と、
− 中心軸の周りに回転する担持体の堆積面に上記二酸化ケイ素粒子を沈降させる工程と、
− 堆積された二酸化ケイ素粒子をガラス化して、ガラス製品を得る工程と
を備える。
このプロセスは、例えば独国特許出願公開第１００５８５５８Ａ１号明細書に詳細に記載されている。得られたガラス製品は、これまでに記載されたとおり、１以上の工程で後処理してよい。
プラズマ−アーク溶融法による第１ガラス融液の調製
プラズマ／電気アーク溶融法は、
− 回転可能な中空の鋳型に二酸化ケイ素造粒体を導入する工程と、
− 上記二酸化ケイ素造粒体を回転する中空の鋳型の中で加熱して、融液を得る工程であって、この融液は、遠心力のため中空の鋳型の内壁に押し付けられる工程（工程ｉｉ．）と、
− 回転を続けながら上記融液を鋳型内で固め、ガラス製品を得る工程（工程ｉｉｉ．）と
を備える。
加熱は、好ましくは、中空の鋳型の内部に配置された加熱源によって行うことができる。好ましくは、アーク（電弧）ソース又はプラズマソースが加熱源として使用される。加熱、固化又はこれらの両方の間の中空の鋳型内の雰囲気は、還元性、中性又は酸化性であることができる。このプロセスは、独国特許第５４３９５７号明細書にも詳細に記載されている。得られたガラス製品は、これまでに記載されたとおり、１以上の工程で後処理してよい。
水平被覆管溶融法による第１ガラス融液の調製
被覆管溶融は、
− １つの閉鎖端及び１つの開口端を有する石英ガラス製の被覆管を準備する工程と、
− 二酸化ケイ素造粒体をこの被覆管内に導入する工程と、
− 充填された被覆管を、閉鎖端のほうから、加熱ゾーン内の制御可能な供給速度で、連続的に、垂直方向に導入する工程と、
− 軟化ゾーン内で軟化させる工程（工程ｉｉ．）と、
− ガラス製品を、上記軟化領域から制御可能な延伸速度で延伸する工程（工程ｉｉｉ．）と
を備える。
好ましくは、外部から被覆管に対して作用する外圧と比べて、例えば１〜１×１０５Ｐａの範囲で、被覆管内部の低圧が好ましい。好ましくは、被覆管の内部は、ヘリウム含有雰囲気である。このプロセスは、欧州特許第７２９９１８Ｂ１号明細書にも詳細に記載されている。得られたガラス製品は、これまでに記載されたとおり、１以上の工程で後処理してよい。
好ましくは、ガラス製品は、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば０．８〜７ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、若しくは４ｐｐｍ未満、又は１ｐｐｂ〜３ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１０ｐｐｂ〜２ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満、例えば１０００ｐｐｂ未満、又は５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、
Ｈ］円筒形状、
Ｉ］５００ｐｐｍ未満、例えば４００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｊ］６０ｐｐｍ未満、好ましくは４０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満又は２ｐｐｍ未満又は０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｋ］２００ｐｐｂ未満、例えば１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは８０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｌ］５×１０１５／ｃｍ未満３、例えば０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．５×１０１５〜２．０×１０１５／ｃｍ３の範囲のＯＤＣ含有量、
Ｍ］ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９及び／又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２及び／又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｎ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｏ］石英ガラス体の塩素含有量Ｂ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下の塩素含有量の標準偏差、
Ｐ］石英ガラス体のアルミニウム含有量Ｃ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下のアルミニウム含有量の標準偏差、
Ｑ］１０−４未満の屈折率均質性、
Ｒ］１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満若しくは３００ｐｐｂ未満若しくは１００ｐｐｂ未満、又は１〜５００ｐｐｂの範囲若しくは１〜３００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜１００ｐｐｂの範囲のタングステン含有量、
Ｓ］１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満若しくは３００ｐｐｂ未満若しくは１００ｐｐｂ未満、又は１〜５００ｐｐｂの範囲若しくは１〜３００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜１００ｐｐｂの範囲のモリブデン含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば上記の特徴のうちの少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれガラス製品の総重量に基づく。
特に好ましくは、ガラス製品は、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば０．８〜７ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、又は４ｐｐｍ未満、又は１ｐｐｂ〜３ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１０ｐｐｂ〜２ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満、例えば１０００ｐｐｂ未満、又は５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、及び
Ｈ］円筒形状、
のうちの少なくとも１つ、例えば上記の特徴のうちの少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれガラス製品の総重量に基づく。
なお特に好ましくは、ガラス製品は、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、及び
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば０．８〜７ｍｍ、特に好ましくは１〜５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
を有する。
透過率は、入射光の強度に対する出射光の強度の比（Ｉ／Ｉ０）を指す。示された値は、４００〜７８０ｎｍの範囲の波長で、１０ｍｍの材料試料のシート厚さを用いる場合の透過率を記載する。４００〜７８０ｎｍの範囲の波長で、１０ｍｍの材料試料のシート厚さを用いる場合の少なくとも０．５の透過率を有する材料は、透明であると考えられる。
しかしながら、しばしばガラス製品は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄、及びクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
ガラス製品は、さらなる構成要素を含むことができる。好ましくは、ガラス製品は、５００ｐｐｍ未満、例えば４５０ｐｐｍ未満、特に好ましくは４００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含み、各場合のｐｐｍは、ガラス製品の総重量に基づく。可能な他の構成要素は、例えば炭素、フッ素、ヨウ素、臭素、及びリンである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子、イオン、若しくは錯体の一部として存在してもよい。しかしながら、しばしばガラス製品は、少なくとも１ｐｐｂの含有量のさらなる構成要素を有する。
好ましくは、ガラス製品は、いずれの場合もガラス製品の総重量に基づき、５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素を含む。しかしながら、しばしばガラス製品は、少なくとも１ｐｐｂの炭素含有量を有する。
好ましくは、ガラス製品は、均質に分布したＯＨ含有量、Ｃｌ含有量、又はＡｌ含有量を有する。ガラス製品の均質性の指標は、ＯＨ含有量、Ｃｌ含有量、又はＡｌ含有量の標準偏差として表すことができる。標準偏差は、変数の値、ここではＯＨ含有量、塩素含有量、又はアルミニウム含有量の、相加平均からの開きの尺度である。標準偏差を測定するために、当該の成分、例えばＯＨ、塩素、又はアルミニウムの、試料中の含有量を少なくとも７つの測定位置で測定する。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］又はＡ］／Ｂ］／Ｄ］又はＡ］／Ｂ］／Ｆ］、さらに好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］又はＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｆ］又はＡ］／Ｂ］／Ｄ］／Ｆ］、さらに好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｆ］を有する。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、８０ｐｐｂ未満である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｄ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｆ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９の範囲である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、８０ｐｐｂ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｆ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、８０ｐｐｂ未満であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９の範囲である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｄ］／Ｆ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９の範囲である。
ガラス製品は、好ましくは特徴組み合わせＡ］／Ｂ］／Ｃ］／Ｄ］／Ｆ］を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、１００ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、８０ｐｐｂ未満であり、ＯＤＣ含有量は、０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲であり、粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）は、ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９の範囲である。
工程ｉｖ．）
本発明によれば、工程ｉｖ．）として、当該方法は、工程ｉｉｉ．）からのガラス製品のサイズ低減を備える。石英ガラス粒が得られる。ガラス製品のサイズを低減することは、原則として、当業者に公知でありこの目的のために好適であるすべての方法で行うことができる。好ましくは、ガラス製品は、機械的に又は電気機械的にサイズ低減される。
特に好ましくは、ガラス製品は電気機械的にサイズ低減される。好ましくは、電気機械的サイズ低減は、高電圧放電パルスを使用して、例えばアークを使用して行われる。
好ましくは、ガラス製品は、５０μｍ〜５ｍｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する粒子まで小さくされる。ガラス製品を、５０μｍ〜５００μｍの範囲、例えば７５〜３５０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜２５０μｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する石英ガラス粒まで小さくすることが好ましい。ガラス製品を、５００μｍ〜５ｍｍの範囲、例えば７５０μｍ〜３．５ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜２．５ｍｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する石英ガラス粒まで小さくすることがさらに好ましい。
さらなる実施形態の文脈では、ガラス製品が最初に電気機械的に、次いで機械的に、さらにサイズ低減されることが可能である。好ましくは、電気機械的サイズ低減は、これまでに記載されたように行われる。好ましくは、ガラス製品は、少なくとも２ｍｍ、例えば２〜５０ｍｍの範囲又は２．５〜２０ｍｍの範囲、特に好ましくは３〜５ｍｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する粒子まで電気機械的にサイズ低減される。
好ましくは、機械的サイズ低減は、加圧粉砕（圧砕）、衝撃粉砕、せん断又は摩擦により、好ましくはクラッシャー又はグラインダー、例えばジョークラッシャー、ローリングクラッシャー、コーンクラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、シュレッダー又はボールミルを使用して、特に好ましくはジョークラッシャー又はローリングクラッシャーを使用して行われる。
好ましくは、機械的サイズ低減後に得られる石英ガラス粒は、５０μｍ〜５ｍｍの範囲の粒子径Ｄ５０を有する。
好ましくは、石英ガラス粒の調製は機械的サイズ低減を含むが、この石英ガラス粒は、さらなる加工工程で精製される。好ましい精製手段は、浮選工程、磁選、酸性化、好ましくはＨＦを用いる酸性化、ＨＣｌ、Ｃｌ２又はこれらの組み合わせを用いる高温塩素化である。
好ましくは、石英ガラス粒の微粉は除去される。微粉は、例えばスクリーニング若しくは篩い分け又はこれらの組み合わせにより除去される。１０μｍ未満、例えば２０μｍ未満又は３０μｍ未満、特に好ましくは５０μｍ未満のコアサイズを有する石英ガラス粒は、微粉として除去される。
好ましくは、石英ガラス粒は、以下の特徴、
Ｉ／ ５００ｐｐｍ未満、例えば４００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
ＩＩ／ ６０ｐｐｍ未満、好ましくは４０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満又は２ｐｐｍ未満又は０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ＩＩＩ／ ２００ｐｐｂ未満、例えば１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは５０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ＩＶ／ １ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｖ／ １．１〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは１．２〜１．３ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
ＶＩ／ ５０〜５０００μｍの範囲、例えば１００〜３０００μｍの範囲又は２５０〜２０００μｍ、特に好ましくは５００〜１０００μｍの範囲の溶融についての粒子径Ｄ５０、
ＶＩＩ／ ０．５〜５ｍｍの範囲、例えば０．８〜３ｍｍの範囲、又は１〜４．２ｍｍの範囲のスラリーについての粒子径Ｄ５０、
ＶＩＩＩ／ ２０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
ＩＸ／ ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９及び／又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２及び／又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
のうちの少なくとも１つ、例えば上記の特徴のうちの少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれ石英ガラス粒の総重量に基づく。
好ましくは、石英ガラス粒は、いずれの場合も石英ガラス粒の総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば石英ガラス粒は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄及びクロムである。これらは、例えば元素形態で、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
石英ガラス粒は、さらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、石英ガラス粒は、５００ｐｐｍ未満、例えば４５０ｐｐｍ未満、特に好ましくは４００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含み、このｐｐｍはそれぞれ石英ガラス粒の総重量に基づく。しかしながら、しばしば石英ガラス粒は、少なくとも１ｐｐｂの炭素含有量を有する。
好ましくは、石英ガラス粒は、いずれの場合も石英ガラス粒の総重量に対し、５ｐｐｍ未満、例えば４ｐｐｍ未満又は３ｐｐｍ未満、特に好ましくは２ｐｐｍ未満の量の炭素を含む。しかしながら、しばしば石英ガラス粒は、少なくとも１ｐｐｂの炭素含有量を有する。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／又はＩ／／ＩＩ／／ＩＶ／又はＩ／／ＩＩ／／Ｖ／、さらに好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／／ＩＶ／又はＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／／Ｖ／又はＩ／／ＩＩ／／ＩＶ／／Ｖ／、さらに好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／／ＩＶ／／Ｖ／を有する。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせ、Ｉ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、２００ｐｐｂ未満である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＶ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、ＢＥＴ表面積は、０．５ｍ２／ｇ未満である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／Ｖ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の範囲である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／／ＩＶ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、５０ｐｐｂ未満であり、ＢＥＴ表面積は、０．５ｍ２／ｇ未満である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／／Ｖ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、５０ｐｐｂ未満であり、かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の範囲である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＶ／／Ｖ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、ＢＥＴ表面積は、０．５ｍ２／ｇ未満であり、かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の範囲である。
石英ガラス粒は、好ましくは特徴組み合わせＩ／／ＩＩ／／ＩＩＩ／ＩＶ／／Ｖ／を有し、ＯＨ含有量は、４００ｐｐｍ未満であり、塩素含有量は、４０ｐｐｍ未満であり、アルミニウム含有量は、５０ｐｐｂ未満であり、ＢＥＴ表面積は、０．５ｍ２／ｇ未満であり、かさ密度は、１．１５〜１．３５ｇ／ｃｍ３の範囲である。
工程ｖ．）
本発明によれば、当該方法は、工程ｖ．）として、上記石英ガラス粒からのさらなるガラス融液の形成を備える。従来どおり、石英ガラス粒は、さらなるガラス融液が得られるまで、加熱される。さらなるガラス融液を得るように石英ガラス粒を加熱することは、原則として、この目的のために当業者に公知のすべての方法で行うことができる。
好ましくは、さらなるガラス融液は、第１ガラス融液を形成すること（工程ｉｉ．））について説明したプロセスのうちの１つに従って形成される。工程ｉｉ．）との実質的な相違として、工程ｉｖ．）では、工程ｉｉ．）からの二酸化ケイ素造粒体の代わりに、工程ｉｉｉ．）で形成された石英ガラス粒が、加熱により溶融される。
工程ｉｉ．）に関して説明された好ましい実施形態は、工程ｖ．）を行うためにも好ましい。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、工程ｖ．）は、入口及び出口を有し、この入口が出口の上方に配置されている溶融坩堝内で実施される。特に好ましくは、工程ｖ．）における石英ガラス粒の溶融は、工程ｉｉ．）に関して説明した坩堝延伸法でガラス融液を調製するための条件下で行われ、工程ｉｉ．）からの二酸化ケイ素造粒体の代わりに工程ｉｉｉ．）で形成された石英ガラス粒が、溶融坩堝に供給される。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、工程ｖ．）における溶融エネルギーは、固体表面を介して石英ガラス粒に伝達される。好ましくは、溶融エネルギーの伝達は、工程ｉｉ．）に関して説明されたとおりである。これに関して好ましい実施形態は、ここでも工程ｖ．）を実施するためにも好ましい。
工程ｖｉ．）
本発明によれば、当該方法は、工程ｖｉ．）として、上記さらなるガラス融液からの石英ガラス体の形成を備える。
好ましくは、石英ガラス体は、ガラス製品の形成（工程ｉｉｉ．））と同様にして形成される。工程ｉｉｉ．）との相違は、第１ガラス融液の代わりに、工程ｖ．）で形成されたさらなるガラス融液を使用することである。
工程ｉｉｉ．）に関して説明された好ましい実施形態は、工程ｖｉ．）を実施するためにも好ましい。
本発明の第１の態様に従って得ることができるガラス体は、原則として、任意の形状をとることができる。例えば、石英ガラス体は、円筒、シート、プレート、直方体、球等の中実形態で、又は中空体、例えば開口を有する中空体、管及びフランジ等の２つの開口を有する中空体、若しくは３以上の開口を有する中空体の形態で製造することができる。
石英ガラス体は、例えば、ガラス融液を取り出すときに、炉の出口にある対応して形作られたノズルによって形作ることができる。好ましい形態及び実施形態は、工程ｉｉｉ．）に関して記載されている。これらの好ましい形状及び実施形態は、工程ｖｉ．）に関しても好ましい。
成形は、熱的後処置により達成することができる。石英ガラス体の熱的後処理は、原則として、当業者に公知であり、石英ガラス体の形態若しくは構造又はその両方を温度によって変えるのに好適と思われる手順を意味する。好ましくは、熱的後処置は、焼き戻し、圧縮、膨張、延伸、溶着、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。好ましくは、熱的後処置は、材料を取り出す目的のためには行われない。
焼き戻しは、好ましくは９００〜１３００℃の範囲、例えば９００〜１２５０℃又は１０４０〜１３００℃の範囲、特に好ましくは１０００〜１０５０℃又は１２００〜１３００℃の範囲の温度の炉内で石英ガラス体を好ましくは加熱することにより行われる。好ましくは、熱的処理では、１時間超の連続時間にわたって１３００℃の温度を超えず、特に好ましくは、熱的処理の全継続時間中１３００℃の温度を超えない。焼き戻しは、原則として減圧で、常圧で、又は増圧で、好ましくは減圧で、特に好ましくは真空中で、行うことができる。
圧縮は、好ましくは、石英ガラス体を好ましくは約２１００℃の温度に加熱することと、好ましくは約６０ｒｐｍの回転速度での、回転旋回運動中のその後の成形とにより行われる。例えば、ロッドの形の石英ガラス体を、円筒に成形することができる。
好ましくは、石英ガラス体は、ガスを石英ガラス体内に注入することにより、膨張させることができる。例えば、石英ガラス体は、膨張させることにより、大直径管に成形することができる。このために、好ましくは、石英ガラス体は、回転旋回運動が好ましくは約６０ｒｐｍの回転速度で行われる間、約２１００℃の温度に加熱され、内部には、ガスが、好ましくは最大約１００ｍｂａｒの所定の制御された内圧で流される。大直径管は、少なくとも５００ｍｍの外径を有する管を意味する。
石英ガラス体は、好ましくは延伸することができる。延伸は、好ましくは、石英ガラス体を好ましくは約２１００℃の温度に加熱し、その後制御された引っ張り速度で石英ガラス体の所望の外径に引っ張ることにより行われる。例えば、ランプ管は、石英ガラス体から延伸により成形することができる。
成形は、機械的後処置によって行うことができる。石英ガラス体の機械的後処置は、原則として、研磨手段を使用して石英ガラス体の形状を変化させるため、又は石英ガラス体を複数片に分割するための、当業者に公知であり、好適と思われる任意の手順を意味すると理解される。特に、機械的後処理は、研削、ドリル加工、ホーニング、鋸引き、ウォータージェット切断、レーザー切断、サンドブラストによる粗化、フライス加工、及びこれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。
好ましくは、石英ガラス体は、熱的後処理及び機械的後処置の組み合わせに供される。さらには、好ましくは、石英ガラス体は、それぞれ他から独立して上述の手順のいくつかに供されてもよい。
石英ガラス製品は、二酸化ケイ素造粒体を溶融して、工程ｉｉ．）に係る第１ガラス融液を得ること、及びその後に工程ｉｉｉ．）に従ってガラス製品を成形することにより製造される。工程ｉｉ．）及び工程ｉｉｉ．）は、各々、様々な方法で行うことができる。原則として、当該ガラス製品を得るために、工程ｉｉ．）及び工程ｉｉｉ．）の好ましい実施形態のすべての組み合わせが可能である。好ましくは、当該ガラス製品は坩堝延伸法、ＧＤＳ（ガス圧焼結）法又はＩＤＤ（ダイ延伸インゴット）法によって、特に好ましくは坩堝延伸法よって形成される。
石英ガラス体は、石英ガラス粒を溶融して、工程ｖ．）に係るさらなるガラス融液を得ること、及びその後に工程ｖｉ．）に従って石英ガラス体を成形することにより製造される。工程ｖ．）及び工程ｖｉ．）は、各々、様々な方法で行うことができる。原則として、当該ガラス製品を得るために、工程ｖ．）及び工程ｖｉ．）の好ましい実施形態のすべての組み合わせが可能である。好ましくは、ガラス製品は、坩堝延伸法、ＧＤＳ法又はＩＤＤ法によって、特に好ましくは坩堝延伸法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品は坩堝延伸法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＧＤＳ法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品は坩堝延伸法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＩＤＤ法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品はＧＤＳ法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体は坩堝延伸法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品はＧＤＳ法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＩＤＤ法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品はＩＤＤ法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体は坩堝延伸法によって形成される。
例えば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品はＩＤＤ法によって形成され、工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＧＤＳ法によって形成される。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、工程ｉｉｉ．）におけるガラス製品、工程ｖｉ．）における石英ガラス体又はこれらの両方は、坩堝延伸法によって形成される。
好ましくは、工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｖｉ．）の石英ガラス体は坩堝延伸法によって形成され、又は工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＧＤＳ法によって形成され、又は工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｖｉ．）の石英ガラス体はＩＤＤ法によって形成される。本発明の第１の態様の特に好ましい実施形態によれば、工程ｉｉｉ．）のガラス製品及び工程ｖｉ．）の石英ガラス体は坩堝延伸法によって形成される。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）のうちの少なくとも１つにおける溶融エネルギーは、固体表面を介して溶融材料に伝達される。特に好ましくは、工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）の溶融エネルギーは、固体表面を介して溶融材料に伝達される。
好ましくは、石英ガラス体は、以下の特徴、
［Ａ］０．５超、例えば０．６超又は０．７超、特に好ましくは０．９超の透過率、及び
［Ｂ］１ｋｇの石英ガラス体に対して０．５〜５００の範囲のブリスタリング
を有する。
好ましくは、石英ガラス体も、以下の特徴、
［Ｃ］０．０５〜１ｍｍの範囲、特に好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
［Ｄ］１ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
［Ｅ］２．１〜２．３の範囲、特に好ましくは２．１８〜２．２２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度ｇ／ｃｍ３、
［Ｆ］５ｐｐｍ未満、例えば３ｐｐｍ未満、特に好ましくは２ｐｐｍ未満の炭素含有量、
［Ｇ］２０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、
［Ｈ］円筒形状、
［Ｉ］シート、
［Ｊ］５００ｐｐｍ未満、例えば４００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
［Ｋ］６０ｐｐｍ未満、好ましくは４０ｐｐｍ未満、例えば２０ｐｐｍ未満又は２ｐｐｍ未満又は０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満の塩素含有量、
［Ｌ］２００ｐｐｂ未満、例えば１５０ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
［Ｍ］５×１０１８／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ石英ガラス体の総重量に基づく。
シートは、材料の基材上での材料の平面的な広がりを意味すると理解される。
好ましくは、石英ガラス体は、いずれの場合も石英ガラス体の総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば石英ガラス体は、少なくとも１ｐｐｂのアルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このような金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄及びクロムである。これは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
石英ガラス体は、さらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、石英ガラス体は、５００ｐｐｍ未満、例えば４５０ｐｐｍ未満、特に好ましくは４００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含み、このｐｐｍは、いずれの場合も石英ガラス体の総重量に基づく。しかしながら、しばしば石英ガラス体は、少なくとも１ｐｐｂのさらなる構成要素の含有量を有する。
好ましくは、石英ガラス体は、いずれの場合も石英ガラス体の総重量に対し、５ｐｐｍ未満、例えば４ｐｐｍ未満、又は３ｐｐｍ未満、特に好ましくは２ｐｐｍ未満の炭素を含む。しかしながら、しばしば石英ガラス体は、少なくとも１ｐｐｂの炭素含有量を有する。
好ましくは、この石英ガラス体のブリスタリングは、上記ガラス製品のブリスタリングよりも、少なくとも１０倍、例えば少なくとも２５倍又は少なくとも５０倍、特に好ましくは少なくとも１００倍少ない。
好ましくは、石英ガラス体に含有される気泡の平均気泡サイズは、ガラス製品に含有される気泡の平均気泡サイズよりも、少なくとも１０倍、例えば少なくとも２５倍又は少なくとも５０倍、特に好ましくは少なくとも１００倍小さい。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］又は［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩＩＩ］又は［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＩＸ］、さらに好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＶＩＩＩ］又は［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＩＸ］又は［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩＩＩ］／［ＩＸ］、さらに好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＶＩＩＩ］／［ＩＸ］を有する。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、塩素含有量は、２０ｐｐｍ未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩＩＩ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、ＯＤＣ含有量は、５×１０１８／ｃｍ３未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＩＸ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、炭素含有量は、３ｐｐｍ未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＶＩＩＩ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、塩素含有量は、２０ｐｐｍ未満であり、ＯＤＣ含有量は、５×１０１８／ｃｍ３未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＩＸ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、塩素含有量は、２０ｐｐｍ未満であり、炭素含有量は、３ｐｐｍ未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩＩＩ］／［ＩＸ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、ＯＤＣ含有量は、５×１０１８／ｃｍ３未満であり、炭素含有量は、３ｐｐｍ未満である。
石英ガラス体は、好ましくは特徴組み合わせ［Ｉ］／［ＩＩ］／［ＶＩ］／［ＶＩＩＩ］／［ＩＸ］を有し、不透明性は、２０超であり、ＢＥＴ表面積は、０．２ｍ２／ｇ未満であり、塩素含有量は、２０ｐｐｍ未満であり、ＯＤＣ含有量は、５×１０１８／ｃｍ３未満であり、炭素含有量は、３ｐｐｍ未満である。
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係る方法により得ることができる石英ガラス体である。
当該方法は、好ましくは、第１の態様に関して説明された特徴によって特徴付けられる。当該石英ガラス体は、好ましくは、第１の態様に関して説明された特徴によって特徴付けられる。
本発明の第３の態様は、光ダクトの調製方法であって、
Ａ／ 本発明の第２の態様に係る石英ガラス体又は本発明の第１の態様に係る方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、この石英ガラス体は最初に、少なくとも１つの開口を有する中空体を得るために加工される工程と、
Ｂ／ 工程Ａ／からの中空体に上記少なくとも１つの開口を通して１以上のコアロッドを導入して、前駆体を得る工程と、
Ｃ／ 上記前駆体を加熱しながら延伸し、１以上のコア及び外被Ｍ１を有する光ダクトを得る工程と
を備える方法である。
工程Ａ／
工程Ａ／で準備される石英ガラス体は、少なくとも１つの開口を有する中空体である。工程Ａ／で準備される石英ガラス体は、好ましくは、本発明の第２の態様に係る特徴によって特徴付けられる。工程Ａ／で準備される石英ガラス体は、好ましくは、石英ガラス体からの少なくとも１つの開口を有する中空体の形成を含む本発明の第１の態様に係る方法により得ることができる。
作製される中空体は、内形及び外形を有する。内形は、中空体の断面の内縁の形状を意味すると理解される。中空体の断面における内形及び外形は、同じでも、異なってもよい。中空体の断面における内形及び外形は、円形でも、長円形でも、３つ以上の角、例えば４つ、５つ、６つ、７つ、若しくは８つの角を有する多角形でもよい。
好ましくは、断面の外形は、中空体の内形に対応する。特に好ましくは、中空体は、断面において円形の内形及び円形の外形を有する。
別の実施形態では、中空体は、内形と外形が異なってもよい。好ましくは、中空体は、断面において円形の外形及び多角形の内形を有する。特に好ましくは、中空体は、断面において円形の外形及び六角形の内形を有する。
好ましくは、中空体は、１００〜１００００ｍｍの範囲、例えば１０００〜４０００ｍｍ、特に好ましくは１２００〜２０００ｍｍの長さを有する。
好ましくは、中空体は、０．８〜５０ｍｍの範囲、例えば１〜４０ｍｍ又は２〜３０ｍｍ又は３〜２０ｍｍの範囲、特に好ましくは４〜１０ｍｍの範囲の壁厚（肉厚）を有する。
好ましくは、中空体は、２．６〜４００ｍｍ、例えば３．５〜４５０ｍｍの範囲、特に好ましくは５〜３００ｍｍの範囲の外径を有する。
好ましくは、中空体は、１〜３００ｍｍ、例えば５〜２８０ｍｍ又は１０〜２００ｍｍの範囲、特に好ましくは２０〜１００ｍｍの範囲の内径を有する。
中空体は、１つ以上の開口を含む。好ましくは、中空体は、１つの開口を含む。好ましくは、中空体は、偶数の開口、例えば２つ、４つ、６つ、８つ、１０、１２、１４、１６、１８、又は２０の開口を有する。好ましくは、中空体は、２つの開口を含む。好ましくは、中空体は、管である。この形状の中空体は、光ダクト（光導管）がただ１つのコアを含む場合、特に好ましい。中空体は、３つ以上の開口を含むことができる。開口は、好ましくは石英ガラス体の端部に２つ一組で互いに対して反対側に位置付けられている。例えば、石英ガラス体の各端部は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又は８つ以上の開口、特に好ましくは５つ、６つ、又は７つの開口を有することができる。好ましい形状は、例えば管、ツイン管、すなわち２つの平行流路を含む管、及び複数流路管、すなわち３つ以上の平行流路を含む管である。
中空体は、原則として、当業者に公知の任意の方法により成形することができる。好ましくは、中空体は、ノズルにより成形される。好ましくは、ノズルは、その開口の中央に、成形中にガラス融液を偏向させる装置を含む。このようにして、中空体を、ガラス融液から成形することができる。
中空体は、ノズルの使用及びその後の後処理により作製することができる。好適な後処理は、原則として、中実体から中空体を作製するための当業者に公知のすべてのプロセス、例えば流路圧縮、ドリル加工、ホーニング、又は研削である。好ましくは、好適な後処理は、中実体を１以上のマンドレルの上に送ることであり、これにより中空体が成形される。また、マンドレルを中実体内に導入して中空体を作製することができる。好ましくは、中空体は、成形後に冷却される。
好ましくは、中空体は、成形後、５００℃未満、例えば２００℃未満又は１００℃未満又は５０℃未満の温度に、特に好ましくは２０〜３０℃の範囲の温度に冷却される。
工程Ｂ／
１以上のコアロッド（芯棒）が、石英ガラス体の少なくとも１つの開口を通じて導入される（工程Ｂ／）。コアロッドは、本発明の文脈では、外被（ジャケット）、例えば外被Ｍ１内に導入され、光ダクトを得るように加工されるように設計された物体を意味する。コアロッドは、石英ガラスのコアを有する。好ましくは、コアロッドは、石英ガラスのコアと、コアを取り囲む外被層Ｍ０とを含む。
各コアロッドは、石英ガラス体内に収まるように選択された形状を有する。好ましくは、コアロッドの外形は、石英ガラス体の開口の形状に対応する。特に好ましくは、石英ガラス体は、管であり、コアロッドは、円形の断面を有するロッドである。
コアロッドの直径は、中空体の内径より小さい。好ましくは、コアロッドの直径は、中空体の内径より０．１〜３ｍｍ小さく、例えば０．３〜２．５ｍｍ小さく、又は０．５〜２ｍｍ小さく、又は０．７〜１．５ｍｍ小さく、特に好ましくは０．８〜１．２ｍｍ小さい。
好ましくは、石英ガラス体の内径とコアロッドの直径との比は、２：１〜１．０００１：１の範囲、例えば１．８：１〜１．０１：１の範囲又は１．６：１〜１．００５：１の範囲又は１．４：１〜１．０１：１の範囲、特に好ましくは１．２：１〜１．０５：１の範囲である。
好ましくは、コアロッドにより塞がれない石英ガラス体の内側の領域は、少なくとも１つのさらなるコンポーネント、例えば二酸化ケイ素粉末又は二酸化ケイ素造粒体で充填することができる。
石英ガラス体が、少なくとも１つのさらなる石英ガラス体内にすでに存在するコアロッドをその石英ガラス体内に導入したものを有することも可能である。さらなる石英ガラス体は、石英ガラス体の内径より小さい外径を有する。石英ガラス体内に導入されるコアロッドはまた、２つ以上のさらなる石英ガラス体内、例えば３つ、又は４つ、又は５つ、又は６つ以上のさらなる石英ガラス体内に存在してもよい。
このようにして得ることができる１以上のコアロッドを有する石英ガラス体は、以下において「前駆体」と呼ばれることになる。
工程Ｃ／
上記前駆体は、加熱しながら延伸される（工程Ｃ／）。得られる製品は、１以上のコアと、少なくとも１つの外被Ｍ１とを有する光ダクトである。
好ましくは、前駆体の延伸は、１〜１００ｍ／ｈの範囲の速度、例えば２〜５０ｍ／ｈ又は３〜３０ｍ／ｈの範囲の速度で行われる。特に好ましくは、石英ガラス体の延伸は、５〜２５ｍ／ｈの範囲の速度で行われる。
好ましくは、延伸は、加熱しながら最高２５００℃の温度で、例えば１７００〜２４００℃の範囲の温度で、特に好ましくは２１００〜２３００℃の範囲の温度で行われる。
好ましくは、前駆体は、前駆体を外側から加熱する炉を通じて送られる。
好ましくは、前駆体は、光ダクトの所望の厚さが達成されるまで引き伸ばされる。好ましくは、前駆体は、いずれの場合も工程Ａ／で準備される石英ガラス体の長さに対し、１，０００〜６，０００，０００倍の長さに、例えば１０，０００〜５００，０００倍の長さに、又は３０，０００〜２００，０００倍の長さに、引き伸ばされる。特に好ましくは、前駆体は、いずれの場合も工程Ａ／で提供される石英ガラス体の長さに基づき、１００，０００〜１０，０００，０００倍の長さに、例えば１５０，０００〜５，８００，０００倍の長さに、又は１６０，０００〜６４０，０００倍の長さに、又は１，４４０，０００〜５，７６０，０００倍の長さに、又は１，４４０，０００〜２，５６０，０００倍の長さに引き伸ばされる。
好ましくは、前駆体の直径は、引き伸ばしにより、いずれの場合も工程Ａ／で準備される石英ガラス体の直径に対し、１／１００〜１／３，５００の範囲、例えば１／３００〜１／３，０００又は１／４００〜１／８００又は１／１，２００〜１／２，４００又は１／１，２００〜１／１，６００の範囲に低減される。
光導波路とも呼ばれる光ダクトは、電磁放射線、特に光を伝導又は案内するのに好適な任意の材料を含んでよい。
放射線を伝導又は案内することは、放射線の強度の著しい妨害又は減衰なしに、光ダクトの長さ延長にわたって放射線を伝えることを意味する。このために、放射線は、光ダクトの一端を介してダクト内に結合される。好ましくは、光ダクトは、１７０〜５０００ｎｍの波長範囲の電磁放射線を伝導する。好ましくは、注目する波長範囲の放射線の光ダクトによる減衰は、０．１〜１０ｄＢ／ｋｍの範囲である。好ましくは、光ダクトは、最大５０Ｔｂｉｔ／ｓの伝送速度を有する。
光ダクトは、好ましくは、６ｍ超のカールパラメータを有する。カールパラメータは、本発明に関しては、外力がない自由に運動する繊維として存在する繊維、例えば光ダクト又は外被Ｍ１、の曲げ半径を意味すると理解される。
光ダクトは、好ましくは柔軟であるように作製される。柔軟とは、本発明の文脈では、光ダクトが、２０ｍｍ以下、例えば１０ｍｍ以下、特に好ましくは５ｍｍ以下の曲げ半径により特徴付けられることを意味する。曲げ半径は、光ダクトを破壊することなしに、かつ放射線を伝導する光ダクトの能力を減弱することなしに、形成することができる最小半径を意味する。光ダクト内の屈曲部を通じて送られる光の０．１ｄＢ超の減衰が存在するとき、機能障害が存在する。減衰は、好ましくは、１５５０ｎｍの基準波長で適用される。
好ましくは、石英は、いずれの場合も石英の総重量に対し、１重量％未満の他の物質、例えば０．５重量％未満の他の物質、特に好ましくは０．３重量％未満の他の物質を含む二酸化ケイ素から構成されている。さらには、好ましくは、石英は、石英の総重量に対し、少なくとも９９重量％の二酸化ケイ素を含む。
光ダクトは、好ましくは細長形状を有する。光ダクトの形状は、その長さ延長Ｌとその断面Ｑとにより規定される。光ダクトは、好ましくはその長さ延長Ｌに沿って円形の外壁を有する。光ダクトの断面Ｑは、光ダクトの外壁に垂直な平面において常に決定される。光ダクトが長さ延長Ｌにおいて湾曲している場合、断面Ｑは、光ダクトの外壁上の１点における接線に垂直に決定される。光ダクトは、好ましくは０．０４〜１．５ｍｍの範囲の直径ｄＬを有する。光ダクトは、好ましくは１ｍ〜１００ｋｍの範囲の長さを有する。
本発明によれば、光ダクトは、１つ以上のコア、例えば１つのコア又は２つのコア又は３つのコア又は４つのコア又は５つのコア又は６つのコア又は７つのコア又は８つ以上のコア、特に好ましくは１つのコアを含む。好ましくは、光ダクトを通じて伝導される電磁放射線の９０％超、例えば９５％超、特に好ましくは９８％超は、コア内で伝導される。コア内の光輸送については、光ダクトに関してすでに与えられている好ましい波長範囲が適用される。好ましくは、コアの材料は、ガラス、若しくは石英ガラス、又はその両者の組み合わせからなる群から選択され、特に好ましくは石英ガラスである。コアは、互いから独立して、同じ材料製でも、異なる材料製でもよい。好ましくは、コアのすべては、同じ材料、特に好ましくは石英ガラス製である。
各コアは、好ましくは円形の断面ＱＫを有し、長さＬＫの細長形状を有する。コアの断面ＱＫは、各他のコアの断面ＱＫから独立している。コアの断面ＱＫは、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの断面ＱＫは、同じである。コアの断面ＱＫは、コアの外壁又は光ダクトの外壁に垂直な平面において常に決定される。コアが長さ延長において湾曲している場合、断面ＱＫは、コアの外壁上の１点における接線に垂直になるであろう。コアの長さＬＫは、各他のコアの長さＬＫから独立している。コアの長さＬＫは、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの長さＬＫは、同じである。各コアは、好ましくは１ｍ〜１００ｋｍの範囲の長さＬＫを有する。各コアは、直径ｄＫを有する。コアの直径ｄＫは、各他のコアの直径ｄＫから独立している。コアの直径ｄＫは、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの直径ｄＫは、同じである。好ましくは、各コアの直径ｄＫは、０．１〜１０００μｍの範囲、例えば０．２〜１００μｍ又は０．５〜５０μｍ、特に好ましくは１〜３０μｍである。
各コアは、コアの最大延長に垂直に、少なくとも１つの屈折率分布を有する。「屈折率分布」は、屈折率が一定である、又はコアの最大延長に垂直な方向に変化することを意味する。好ましい屈折率分布は、同心状の屈折率分布、例えば最大屈折率を有する第１の領域がコアの中心に存在し、より低い屈折率を有するさらなる領域に取り囲まれている屈折率の同心状プロファイルに対応する。好ましくは、各コアは、その長さＬＫにわたってただ１つの屈折率分布を有する。コアの屈折率分布は、各他のコアにおける屈折率分布から独立している。コアの屈折率分布は、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの屈折率分布は、同じである。原則として、コアが、複数の異なる屈折率分布を有することも可能である。
コアの最大延長に垂直な各屈折率分布は、最大屈折率ｎＫを有する。コアの最大延長に垂直な各屈折率分布は、さらに低い屈折率を有してもよい。屈折率分布の最小屈折率は、好ましくは０．５以下だけ屈折率分布の最大屈折率ｎＫより小さい。屈折率分布の最小屈折率は、好ましくは０．０００１〜０．１５、例えば０．０００２〜０．１、特に好ましくは０．０００３〜０．０５だけ、屈折率分布の最大屈折率ｎＫより小さい。
好ましくは、コアは、いずれの場合もλｒ＝５８９ｎｍ（ナトリウムＤ線）の基準波長、２０℃の温度、及び常圧（ｐ＝１０１３ｈＰａ）で測定して、１．４０〜１．６０の範囲、例えば１．４１〜１．５９の範囲、特に好ましくは１．４２〜１．５８の範囲の屈折率ｎＫを有する。この点に関するさらなる詳細については、試験方法セクションを参照されたい。コアの屈折率ｎＫは、各他のコアの屈折率ｎＫから独立している。コアの屈折率ｎＫは、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの屈折率ｎＫは、同じである。
好ましくは、光ダクトの各コアは、１．９〜２．５ｇ／ｃｍ３の範囲、例えば２．０〜２．４ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。好ましくは、コアは、いずれの場合もコアの総重量に対し、１００ｐｐｂ未満、例えば２０ｐｐｂ未満又は５ｐｐｂ未満、特に好ましくは１ｐｐｂ未満の残留水分含有量を有する。コアの密度は、各他のコアの密度から独立している。コアの密度は、同じでも、異なってもよい。好ましくは、全コアの密度は、同じである。
光ダクトが複数のコアを含む場合、各コアは、他のコアから独立して、上記の特徴によって特徴付けられる。すべてのコアが、同じ特徴を有することが好ましい。
本発明によれば、コアは、少なくとも１つの外被Ｍ１によって取り囲まれる。外被Ｍ１は、好ましくは、コアの長さ全体にわたってコアを取り囲む。好ましくは、外被Ｍ１は、コアの外表面、つまり外壁全体の少なくとも９５％、例えば少なくとも９８％又は少なくとも９９％、特に好ましくは１００％についてコアを取り囲む。しばしば、コアは、端（いずれの場合も最後の１〜５ｃｍ）まで、全体が外被Ｍ１によって取り囲まれる。これは、機械的損傷からコアを保護するために役立つ。
外被Ｍ１は、コアの断面ＱＫのプロファイルに沿った少なくとも１つの点Ｐよりも低い屈折率を有する任意の材料（二酸化ケイ素を含む）を含むことができる。好ましくは、コアの断面ＱＫのプロファイルのこの少なくとも１つの点は、コアの中心にある点である。さらには、好ましくは、コアの断面のプロファイルの点Ｐは、コアにおいて最大屈折率ｎＫｍａｘを有する点である。好ましくは、外被Ｍ１は、コアの断面Ｑのプロファイルの上記少なくとも１つの点におけるコアの屈折率ｎＫよりも少なくとも０．０００１小さい屈折率ｎＭ１を有する。好ましくは、外被Ｍ１は、コアの屈折率ｎＫよりも０．０００１〜０．５の範囲、例えば０．０００２〜０．４の範囲、特に好ましくは０．０００３〜０．３の範囲の量だけ小さい屈折率ｎＭ１を有する。
外被Ｍ１は、好ましくは、０．９〜１．５９９の範囲、例えば１．３０〜１．５９の範囲、特に好ましくは１．４０〜１．５７の範囲の屈折率ｎＭ１を有する。好ましくは、外被Ｍ１は、一定の屈折率ｎＭ１を有する光ダクトの領域を形成する。一定の屈折率を有する領域は、屈折率がｎＭ１の平均から０．０００１を超えて外れない領域を意味する。
原則として、光ダクトは、さらなる外被を含むことができる。特に好ましくは、このさらなる外被のうちの少なくとも１つ、好ましくはさらなる外被のうちのいくつか又はすべてについて、各コアの屈折率ｎＫよりも小さい屈折率。好ましくは、当該光ダクトは、外被Ｍ１を取り囲む１つ又は２つ又は３つ又は４つ又は５以上のさらなる外被を有する。好ましくは、外被Ｍ１を取り囲むさらなる外被は、外被Ｍ１の屈折率ｎＭ１よりも小さい屈折率を有する。
好ましくは、光ダクトは、コアを取り囲み外被Ｍ１によって取り囲まれた、すなわちコアと外被Ｍ１との間に位置する１つ又は２つ又は３つ又は４つ又は５以上のさらなる外被を有する。さらには、好ましくは、コアと外被Ｍ１との間に位置するさらなる外被は、外被Ｍ１の屈折率ｎＭ１より大きい屈折率を有する。
好ましくは、屈折率は、光ダクトのコアから最外外被へと減少する。コアから最外外被への屈折率の低下は、段階的に又は連続的に起こってよい。屈折率の低下は、異なるセクションを有することができる。さらには、好ましくは、屈折率は、少なくとも１つのセクションで段階的であってもよく、少なくとも１つの他のセクションで連続的であってもよい。段差は、同じ高さ又は異なる高さを有してよい。屈折率が減少するセクションの間に屈折率が増加するセクションを配置することも確かに可能である。
異なる外被の異なる屈折率は、例えば外被Ｍ１の、さらなる外被の、及び／又はコアのドーピング（不純物添加）によって設定することができる。
コアの調製の様式によっては、コアが、その調製後にすでに第１外被層Ｍ０を有していることができる。コアに直接隣接するこの外被層Ｍ０は、一体型外被層とも呼ばれることがある。外被層Ｍ０は、外被Ｍ１、及び存在する場合にはさらなる外被よりもコアの中心に近接して位置する。外被層Ｍ０は、一般に、光伝導又は放射線伝導のためには役立たない。むしろ、外被層Ｍ０は、放射線が運ばれてくるコアの内部に放射線を保つためにより役立つ。従って、コアに伝導される放射線は、好ましくは、コアから外被層Ｍ０への境界面で反射される。コアから外被層Ｍ０へのこの境界面は、好ましくは屈折率の変化に特徴付けられる。外被層Ｍ０の屈折率は、好ましくはコアの屈折率ｎＫよりも小さい。好ましくは、外被層Ｍ０は、コアと同じ材料を含むが、ドーピング又は添加剤のためコアよりも小さい屈折率を有する。
好ましくは、少なくとも外被Ｍ１は、二酸化ケイ素から作製されており、以下の特徴、
ａ）１０ｐｐｍ未満、例えば５ｐｐｍ未満、特に好ましくは１ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
ｂ）２００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ｃ）２００ｐｐｂ未満、好ましくは１００ｐｐｂ未満、例えば８０ｐｐｂ未満、特に好ましくは６０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ｄ）５×１０１５／ｃｍ３未満、例えば０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．５×１０１５〜２．０×１０１５／ｃｍ３の範囲のＯＤＣ含有量、
ｅ）１ｐｐｍ未満、例えば０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
ｆ）ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９及び／又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２及び／又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
ｇ）６ｍ超のカールパラメータ、
ｈ）外被Ｍ１のＯＨ含有量ａ）に対し、１０％以下、好ましくは５％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
ｉ）外被Ｍ１のＣｌ含有量ｂ）に対し、１０％以下、好ましくは５％以下Ｃｌ含有量の標準偏差、
ｊ）外被Ｍ１のＡｌ含有量ｃ）に対し、１０％以下、好ましくは５％以下のＡｌ含有量の標準偏差、
ｋ）１×１０−４未満の屈折率均質性、
ｌ）１１５０〜１２５０℃の範囲、特に好ましくは１１８０〜１２２０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つ、好ましくはいくつか又はすべてを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれ外被Ｍ１の総重量に基づく。
好ましくは、外被は、１×１０−４未満の屈折率均質性を有する。屈折率均質性は、試料内、例えば外被Ｍ１又は石英ガラス体内で測定された全屈折率の平均値に基づき、その試料の、各位置における屈折率の最大偏差を表す。平均値を測定するために、屈折率を、少なくとも７つの測定位置で測定する。
好ましくは、外被Ｍ１は、いずれの場合も外被Ｍ１の総重量に対し、１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量を有する。しかしながら、しばしば外被Ｍ１は、少なくとも１ｐｐｂの、アルミニウムとは異なる金属の含有量を有する。このようなアルミニウムとは異なる金属は、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ゲルマニウム、銅、モリブデン、チタン、鉄、及びクロムである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。
外被Ｍ１は、さらなる構成要素を含んでもよい。好ましくは、外被は、５００ｐｐｍ未満、例えば４５０ｐｐｍ未満、特に好ましくは４００ｐｐｍ未満のさらなる構成要素を含み、各場合のｐｐｍは、外被Ｍ１の総重量に基づく。可能なさらなる構成要素は、例えば炭素、フッ素、ヨウ素、臭素、及びリンである。これらは、例えば元素として、イオンとして、又は分子若しくはイオン若しくは錯体の一部として存在してもよい。しかしながら、しばしば外被Ｍ１は、少なくとも１ｐｐｂの含有量のさらなる構成要素を有する。
好ましくは、外被Ｍ１は、いずれの場合も外被Ｍ１の総重量に対し、５ｐｐｍ未満、例えば４ｐｐｍ未満又は３ｐｐｍ未満、特に好ましくは２ｐｐｍ未満の炭素を含む。しかしながら、しばしば外被Ｍ１は、少なくとも１ｐｐｂの炭素含有量を有する。好ましくは、外被Ｍ１は、ＯＨ含有量、Ｃｌ含有量、又はＡｌ含有量の均質分布を有する。
光ダクトの好ましい実施形態では、外被Ｍ１は、いずれの場合も外被Ｍ１及びコアの総重量に対し、重量で少なくとも８０重量％、例えば少なくとも８５重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％寄与する。好ましくは、外被Ｍ１は、いずれの場合も外被Ｍ１、コア、及び外被Ｍ１とコアとの間に位置するさらなる外被の総重量に基づき、重量で少なくとも８０重量％、例えば少なくとも８５重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％寄与する。好ましくは、外被Ｍ１は、いずれの場合も光ダクトの総重量に基づき、重量で少なくとも８０重量％、例えば少なくとも８５重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％寄与する。
好ましくは、外被Ｍ１は、２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは２．１８〜２．２２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。
本発明の第４の態様は、発光体の調製方法であって、
（ｉ）本発明の第２の態様に係る石英ガラス体又は本発明の第１の態様に係る方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、この石英ガラス体は最初に、中空体を得るために加工される工程と、
（ｉｉ）任意に、上記中空体に電極を取り付ける工程と、
（ｉｉｉ）上記中空体にガスを充填する工程と
を備える方法である。
工程（ｉ）
工程（ｉ）では、中空体が準備される。工程（ｉ）で準備される中空体は、少なくとも１つの開口、例えば１つの開口又は２つの開口又は３つの開口又は４つの開口、特に好ましくは１つの開口又は２つの開口を備える。
好ましくは、石英ガラス体からの少なくとも１つの開口を有する中空体の形成を含む本発明の第１の態様に係る方法により得ることができる、少なくとも１つの開口を有する中空体が工程（ｉ）で準備される。好ましくは、この中空体は、本発明の第１又は第２の態様に関して説明された特徴を有する。
好ましくは、本発明の第２の態様に係る石英ガラス体から得ることができる中空体が、工程（ｉ）で準備される。中空体を得るために本発明の第２の態様に係る石英ガラス体を加工するためには多くの可能性がある。
好ましくは、２つの開口を有する中空体が、本発明の第３の態様の文脈で形成できる。
石英ガラス体を加工して開口を有する中空体を得ることは、原則として、当業者に公知であり、開口を有するガラス中空体を調製するのに好適な任意のプロセスにより行うことができる。例えば、プレス、吹成、吸着、又はこれらの組み合わせを含むプロセスが、好適である。２つの開口を有する中空体から、例えば溶融して閉じることにより開口を閉鎖することにより、１つの開口を有する中空体を成形することも可能である。
得られた中空体は、好ましくは、本発明の第１及び第２の態様に関して説明された特徴を有する。
中空体は、いずれの場合も中空体の総重量に対し、好ましくは９８〜１００重量％の範囲、例えば９９．９〜１００重量％の範囲、特に好ましくは１００重量％の二酸化ケイ素を含む材料製である。
中空体を調製するための材料は、好ましくは、以下の特徴：
ＨＫ１． 材料の総重量に対し、好ましくは９５重量％超、例えば９７重量％超、特に好ましくは９９重量％超の二酸化ケイ素含有量、
ＨＫ２． ２．１〜２．３ｇ／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは２．１８〜２．２２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度、
ＨＫ３． 中空体の内側に生み出される光量に対し、３５０〜７５０ｎｍの可視領域内の少なくとも１つの波長における、１０〜１００％の範囲、例えば３０〜９９．９９％の範囲、特に好ましくは５０〜９９．９％の範囲の光透過性、
ＨＫ４． ５００ｐｐｍ未満、例えば４００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
ＨＫ５． ２００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、例えば８０ｐｐｍ未満、特に好ましくは６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
ＨＫ６． ２００ｐｐｂ未満、例えば１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは８０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
ＨＫ７． ５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは４ｐｐｍ未満の炭素含有量、
ＨＫ８． ５×１０１５／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
ＨＫ９． １ｐｐｍ未満、例えば０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満の、アルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
ＨＫ１０． ｌｏｇ１０η（１２５０℃）＝１１．４〜ｌｏｇ１０η（１２５０℃）＝１２．４及び／又はｌｏｇ１０η（１３００℃）＝１１．１〜ｌｏｇ１０η（１３５０℃）＝１１．７及び／又はｌｏｇ１０η（１３５０℃）＝１０．５〜ｌｏｇ１０η（１３５０℃）＝１１．１の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
ＨＫ１１． １１５０〜１２５０℃の範囲、特に好ましくは１１８０〜１２２０℃の範囲の変態点Ｔｇ、
のうちの少なくとも１つ、好ましくはいくつか、例えば２つ、又は好ましくはすべてを有し、上記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ中空体の総重量に基づく。
工程（ｉｉ）
好ましくは、工程（ｉ）の中空体には、ガスを充填する前に、電極、好ましくは２つの電極が取り付けられる。好ましくは、電極は、電流のソースに接続されている。好ましくは、電極は、発光体用ソケットに接続されている。
電極の材料は、好ましくは金属の群から選択される。原則として、電極材料は、発光体の動作条件下で酸化、腐食、溶融、又は他の方法により電極としてのその形状若しくは導電率が損なわれることがない任意の金属から選択することができる。電極材料は、好ましくは鉄、モリブデン、銅、タングステン、レニウム、金、及びプラチナ、又はこれらから選択される少なくとも２種からなる群から選択され、タングステン、モリブデン、又はレニウムが好ましい。
工程（ｉｉｉ）
工程（ｉ）で準備され、任意に工程（ｉｉ）で電極を取り付けられた中空体に、ガスを充填する。
充填は、当業者に公知であり、充填に好適である任意のプロセスで行うことができる。好ましくは、ガスは、少なくとも１つの開口を通じて中空体内に供給される。
好ましくは、中空体は、ガスで充填する前に排気減圧され、好ましくは２ｍｂａｒ未満の圧力に排気減圧される。その後のガスの導入により、中空体をガスで充填する。これらの工程は、空気不純物、特に酸素を低減するために繰り返すことができる。好ましくは、これらの工程は、空気、特に酸素等の他のガス不純物の量が十分に低くなるまで、少なくとも２回、例えば少なくとも３回又は少なくとも４回、特に好ましくは少なくとも５回、繰り返される。この手順は、１つの開口を有する中空体を充填するために特に好ましい。
中空体が２つ以上の開口を含む場合、中空体は、好ましくは開口の１つを通じて充填される。ガスで充填される前に中空体内に存在する空気は、少なくとも１つのさらなる開口を通じて退出することができる。ガスは、空気、特に酸素等の他のガス不純物の量が十分に低くなるまで、中空体を貫いて供給される。
好ましくは、中空体は、不活性ガス、又は２種以上の不活性ガスの組み合わせ、例えば窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、又はこれらの２種以上の組み合わせ、特に好ましくはクリプトン、キセノン、又は窒素とアルゴンとの組み合わせで、充填される。発光体の中空体用のさらに好ましい充填材料は、重水素及び水銀である。
好ましくは、中空体は、ガスがさらなる加工中に退出しないように、空気がさらなる加工中に外側から進入しないように、又はその両方のために、ガス充填後に閉鎖される。閉鎖は、溶融すること又はキャップを配置することにより行うことができる。例えば、好適なキャップは、例えば中空体上に溶融される石英ガラスキャップ、又は発光体用ソケットである。好ましくは、中空体は、溶融により閉鎖される。
本発明の第５の態様に係る発光体は、中空体及び任意に電極を含む。発光体は、好ましくは、以下の特徴、
Ｉ．）０．１ｃｍ３〜１０ｍ３の範囲、例えば０．３ｃｍ３〜８ｍ３の範囲、特に好ましくは０．５ｃｍ３〜５ｍ３の範囲の体積、
ＩＩ．）１ｍｍ〜１００ｍの範囲、例えば３ｍｍ〜８０ｍの範囲、特に好ましくは５ｍｍ〜５０ｍの範囲の長さ、
ＩＩＩ．）２〜３６０°の範囲、例えば１０〜３６０°の範囲、特に好ましくは３０〜３６０°の範囲の放射角、
ＩＶ．）１４５〜４０００ｎｍの波長範囲、例えば１５０〜４５０ｎｍ又は８００〜４０００ｎｍの範囲、特に好ましくは１６０〜２８０ｎｍの範囲の光の放射、
Ｖ．）１ｍＷ〜１００ｋＷの範囲、特に好ましくは１ｋＷ〜１００ｋＷの範囲、又は１〜１００ワットの範囲のパワー
のうちの少なくとも１つ、例えば少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有する。
本発明の第５の態様は、成形体の調製方法であって、
（１）本発明の第２の態様に係る石英ガラス体又は本発明の第１の態様に係る方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程と、
（２）上記石英ガラス体を成形して、上記成形体を得る工程と
を備える方法である。
工程（１）で準備される石英ガラス体は、本発明の第２の態様に係る石英ガラス体又は本発明の第１の態様に係る方法に従って得ることができる石英ガラス体である。好ましくは、準備される石英ガラス体は、本発明の第１又は第２の態様の特徴を有する。
工程（２）
工程（１）で準備された石英ガラス体を成形するには、原則として、当業者に公知であり、石英ガラスを成形するのに好適な任意のプロセスが可能である。好ましくは、石英ガラス体は、成形体を得るように、本発明の第１の態様、第４の態様、及び第５の態様に関して記載されたように成形される。さらには、好ましくは、成形体は、ガラス吹き工に公知の技法により成形することができる。
成形体は、原則として、石英ガラスから成形可能な任意の形状をとることができる。好ましい成形体は、例えば以下のとおりである。
− 丸底フラスコ及び自立型（スタンディング）フラスコ等の少なくとも１つの開口を有する中空体、
− このような中空体用の取り付け具及びキャップ、
− ボウル及びボート（ウエハキャリア）等の、覆いのない物品、
− 覆いのない又は閉鎖可能のいずれかの状態で配置された坩堝、
− シート及び窓、
− キュベット、
− 管及び中空円筒、例えば反応管、セクション管、直方体チャンバ、
− 例えば円形又は角形、対称又は非対称形式の、ロッド、棒、及びブロック、
− 一端又は両端が閉塞した管及び中空円筒、
− ドーム及びベル、
− フランジ、
− レンズ及びプリズム、
− 互いに溶着された部品、
− 湾曲した部品、例えば凸状又は凹状の面及びシート、湾曲したロッド及び管。
好ましい実施形態によれば、成形体は、成形後に処理されてもよい。このために、石英ガラス体の後処理に好適な、本発明の第１の態様に関連して記載した原則としてすべてのプロセスが、可能である。好ましくは、成形体は、例えばドリル加工、ホーニング、円筒研削、サイズ低減、又は延伸により、機械的に加工することができる。
図面の説明
図１は、本発明に係るガラス製品の調製方法１００の工程１０１〜１０４を含むフロー図を示す。第１の工程１０１では、二酸化ケイ素造粒体が準備される。第２の工程１０２では、第１ガラス融液が、二酸化ケイ素造粒体から作製される。
好ましくは、炉内に導入し、炉から取り出すことができる鋳型が、溶融のために使用される。このような鋳型は、しばしば黒鉛製である。これらは、鋳造品のためのネガ形状を提供する。二酸化ケイ素造粒体を、鋳型内に充填し、工程１０３で鋳型内で最初に溶融する。その後、融液を冷却することにより、ガラス製品を同じ鋳型内に成形する。次いで、ガラス製品を鋳型から外す。この手順は、非連続的である。融液の成形は、好ましくは減圧、特に真空で行われる。さらに、工程１０３中、炉に水素含有還元雰囲気を間欠的に充填することが可能である。
別の手順では、吊り下げ式坩堝又は立設式坩堝が、好ましくは用いられる。溶融は、好ましくは水素含有還元雰囲気内で行われる。第３の工程１０３では、ガラス製品が成形される。ガラス製品の成形は、好ましくは第１ガラス融液の少なくとも一部を坩堝から取り出し、冷却することにより行われる。取り出しは、好ましくは坩堝の下端のノズルを通じて行われる。この場合、ガラス製品の形状は、ノズルの設計により決定することができる。このようにして、例えば、中実体を得ることができる。中空体は、例えばノズルが追加的にマンドレルを有する場合に、得られる。ガラス製品の調製方法のこの例、及び特に工程１０３は、好ましくは連続的に行われる。
図２は、二酸化ケイ素造粒体Ｉの調製方法２００の工程２０１、２０２、及び２０３を含むフロー図を示す。第１の工程２０１では、二酸化ケイ素粉末が準備される。二酸化ケイ素粉末は、好ましくはケイ素含有材料、例えばシロキサン、ケイ素アルコキシド、又はケイ素ハロゲン化物が高熱法プロセスにおいて二酸化ケイ素に変換される合成プロセスから得られる。第２の工程２０２では、二酸化ケイ素粉末が液体、好ましくは水と混合されて、スラリーが得られる。第３の工程２０３では、スラリー中に含まれる二酸化ケイ素が、二酸化ケイ素造粒体に変換される。造粒は、噴霧造粒により行われる。このために、スラリーは、ノズルを通じて噴霧塔内に噴霧され、乾燥されて顆粒が得られ、ノズルとスラリーとの間の接触面は、ガラス又はプラスチックを含む。
図３は、二酸化ケイ素造粒体ＩＩの調製方法３００の工程３０１、３０２、３０３及び３０４を含むフロー図を示す。工程３０１、３０２、及び３０３は、図２に記載の工程２０１、２０２、及び２０３に対応して進む。工程３０４では、工程３０３で得られた二酸化ケイ素造粒体Ｉが加工され、二酸化ケイ素造粒体ＩＩが得られる。これは、好ましくは二酸化ケイ素造粒体Ｉを塩素含有雰囲気中で加温することにより行われる。
図４は、石英ガラス粒の調製方法４００の工程４０１〜４０４を含むフロー図を示す。第１の工程４０１では、二酸化ケイ素造粒体が準備される。第２の工程４０２では、第１ガラス融液が、二酸化ケイ素から形成される。好ましくは、このために、二酸化ケイ素造粒体が、溶融坩堝に導入され、第１ガラス融液が形成されるまでその中で加熱される。好ましくは、吊り下げ式の金属シート坩堝若しくは焼結坩堝又は立設式焼結坩堝が、溶融坩堝として使用される。溶融は、好ましくは水素を含有する還元雰囲気中で起こる。第３の工程４０３では、ガラス製品が作製される。ガラス製品は、好ましくは、坩堝から第１ガラス融液の少なくとも一部を取り出し、冷却することにより作製される。取り出しは、好ましくは坩堝の下端のノズルにより行われる。ガラス製品の形状は、ノズルの設計により決定することができる。石英ガラス体の調製、特に工程４０３、は好ましくは連続的に行われる。第４の工程４０４では、ガラス製品のサイズが、好ましくは高電圧放電パルスにより低減され、石英ガラス粒が得られる。
図５は、石英ガラス体の調製方法５００の工程５０１〜５０６を含むフロー図を示す。第１の工程５０１では、二酸化ケイ素造粒体が準備される。第２の工程５０２では、第１ガラス融液が二酸化ケイ素造粒体から形成される。好ましくは、このために、二酸化ケイ素造粒体が、溶融坩堝に導入され、第１ガラス融液が形成されるまでその中で加熱される。好ましくは、吊り下げ式の金属シート坩堝若しくは焼結坩堝又は立設式焼結坩堝が、溶融坩堝として使用される。溶融は、好ましくは水素を含有する還元雰囲気中で起こる。第３の工程５０３では、ガラス製品が作製される。ガラス製品は、好ましくは、坩堝から第１ガラス融液の少なくとも一部を取り出し、冷却することにより作製される。取り出しは、好ましくは坩堝の下端のノズルにより行われる。ガラス製品の形状は、ノズルの設計により決定することができる。ガラス製品の調製、特に工程５０３、は好ましくは連続的に行われる。第４の工程５０４では、石英ガラス体のサイズが、好ましくは高電圧放電パルスにより低減され、石英ガラス粒が得られる。第５の工程５０５では、さらなるガラス融液が石英ガラス粒から形成される。好ましくは、このために、石英ガラス粒が、溶融坩堝に導入され、さらなるガラス融液が形成されるまでその中で加熱される。好ましくは、吊り下げ式の金属シート坩堝若しくは焼結坩堝又は立設式焼結坩堝が、溶融坩堝として使用される。溶融は、好ましくは水素を含有する還元雰囲気中で起こる。第６の工程５０６では、石英ガラス体が作製される。石英ガラス体は、好ましくは、坩堝からさらなるガラス融液の少なくとも一部を取り出し、冷却することにより作製される。取り出しは、好ましくは坩堝の下端のノズルにより行われる。石英ガラス体の形状は、ノズルの設計により決定することができる。石英ガラス体の調製、特に工程５０６、は好ましくは連続的に行われる。このようにして得られる石英ガラス体は、好ましくは透明である。
図６は、光ダクトの調製方法の工程６０１〜６０４を含むフロー図を示す。第１の工程６０１では、石英ガラス体、好ましくは図５に従って調製された石英ガラス体が、準備される。第２の工程６０２では、中空の石英ガラス体が、工程６０１で準備される中実の石英ガラス体から成形される。第３の工程６０３では、１つ又は複数のコアロッドが、中空の石英ガラス体内に導入される。第４の工程６０４では、１つ又は複数のコアロッドを備えた石英ガラス体が加工されて、光ダクトが得られる。このために、１つ又は複数のコアロッドを備えた石英ガラス体は、好ましくは加熱により柔らかくされ、光ダクトの所望の厚さが達成されるまで引き伸ばされる。
図７は、発光体の調製方法の工程７０１、７０２、及び７０４、並びに任意の工程７０３を含むフロー図を示す。第１の工程７０１では、石英ガラス体、好ましくは図５に従って調製された石英ガラス体が、準備される。第２の工程７０２では、中空の石英ガラス体が、工程７０１で準備された中実の石英ガラス体から成形される。任意の第３の工程７０３では、中空の石英ガラス体に、電極が取り付けられる。第４の工程７０４では、中空の石英ガラス体にガス、好ましくはアルゴン、クリプトン、キセノン、又はこれらの組み合わせが充填される。好ましくは、中実の石英ガラス体がまず準備され（７０１）、中空体を得るように成形され（７０２）、電極が取り付けられ（７０３）、ガスで充填される（７０４）。
図８には、吊り下げ式坩堝を含む炉８００の好ましい実施形態が示されている。坩堝８０１は、炉８００内に吊り下げられて配置されている。坩堝８０１は、その上部領域内の吊り下げ具組立体８０２、並びに固形物入口８０３及び出口としてのノズル８０４を有する。坩堝８０１は、固形物入口８０３を介して二酸化ケイ素造粒体８０５で充填される。運転中、二酸化ケイ素造粒体８０５は、坩堝８０１の上部領域内に存在し、ガラス融液８０６は、坩堝の下部領域内に存在する。坩堝８０１は、坩堝壁部８１０の外側に配置された発熱体８０７により加熱することができる。炉は、発熱体８０７と炉の外壁８０８との間に断熱層８０９も有する。断熱層８０９と坩堝壁部８１０との間の空間は、ガスで充填することができ、この目的のためにガス入口８１１及びガス出口８１２を有する。石英ガラス体８１３は、ノズル８０４を通じて炉から取り出すことができる。
図９には、立設式坩堝を有する炉９００の好ましい実施形態が示されている。坩堝９０１は、炉９００内に立設して配置されている。坩堝９０１は、立設エリア９０２、固形物入口９０３及び出口としてのノズル９０４を有する。坩堝９０１は、入口９０３を介して二酸化ケイ素造粒体９０５で充填される。運転中、二酸化ケイ素造粒体９０５は、坩堝の上部領域内に存在し、ガラス融液９０６は、坩堝の下部領域内に存在する。坩堝は、坩堝壁部９１０の外側に配置された発熱体９０７により加熱することができる。炉は、発熱体９０７と外壁９０８との間に断熱層９０９も有する。断熱層９０９と坩堝壁部９１０との間の空間は、ガスで充填することができ、この目的のためにガス入口９１１及びガス出口９１２を有する。ガラス製品９１３は、ノズル９０４を通じて坩堝９０１から取り出すことができる。
図１０には、坩堝１０００の好ましい実施形態が示されている。坩堝１０００は、固形物入口１００１及び出口としてのノズル１００２を有する。坩堝１０００は、固形物入口１００１を介して二酸化ケイ素造粒体１００３で充填される。運転中、二酸化ケイ素造粒体１００３は、坩堝１０００の上部領域内に静止円錐体１００４として存在し、ガラス融液１００５は、坩堝の下部領域内に存在する。坩堝１０００は、ガスで充填することができる。坩堝１０００は、ガス入口１００６及びガス出口１００７を有する。ガス入口は、二酸化ケイ素造粒体の上方の坩堝壁部上に装着されたフラッシングリングである。坩堝の内部のガスは、溶融レベル及び／又は坩堝壁部の近くの静止円錐体のすぐ上のフラッシングリングを通じて放出され（ここでは、ガス供給は図示せず）、坩堝１０００の蓋１００８内にリングとして配置されたガス出口１００７の方向に流れる。このようにして生成されるガス流１０１０は、坩堝壁部に沿って移動し、坩堝壁部を完全に覆う。石英ガラス体１００９は、ノズル１００２を通じて坩堝１０００から取り出すことができる。
図１１には、二酸化ケイ素を噴霧造粒するための噴霧塔１１００の好ましい実施形態が示されている。噴霧塔１１００は、二酸化ケイ素粉末及び液体を含有する加圧スラリーが噴霧塔へ供給される際に通る供給１１０１を備える。パイプラインの端に、スラリーが微細に広がる散布物として噴霧塔内へ導入される際に通るノズル１１０２がある。好ましくは、ノズルは、上向きに傾斜しており、このためスラリーは、噴霧塔内へノズル方向に微細な液滴として噴霧され、次いで重力の影響下で弧を描くように落下する。噴霧塔の上端には、ガス入口１１０３がある。ガス入口１１０３を通してガスを導入することにより、ガス流が、ノズル１１０２から出たスラリーの退出方向とは反対方向に作り出される。噴霧塔１１００は、スクリーニング装置１１０４及び篩い分け装置１１０５も備える。規定の粒子径よりも小さい粒子は、スクリーニング装置１１０４によって抽出され、排出口１１０６を通して取り除かれる。スクリーニング装置１１０４の抽出強度は、抽出されるべき粒子の粒子径に対応するように構成することができる。規定の粒子径を超える粒子は、篩い分け装置１１０５によって篩い分けられ、排出口１１０７を通して取り除かれる。篩い分け装置１１０５の篩い透過性は、篩い分けられるべき粒子径に対応するように選択することができる。残りの粒子である、所望の粒子径を有する二酸化ケイ素造粒体は、出口１１０８から取り出される。
図１２は、坩堝１４００の好ましい実施形態を示す。この坩堝は、固形物入口１４０１及び出口１４０２を有する。運転中、二酸化ケイ素造粒体１４０３は、坩堝１４００の上部領域内の静止円錐体１４０４内に存在し、ガラス融液１４０５は、坩堝の下部領域内に存在する。坩堝１４００は、ガス入口１４０６及びガス出口１４０７を有する。ガス入口１４０６及びガス出口１４０７は、二酸化ケイ素造粒体１４０３の静止円錐体１４０４の上方に配置されている。ガス出口１４０６は、ガス供給口１４０８のためのパイプライン及び退出するガスの露点を測定するための装置１４０９を含む。装置１４０９は、ミラー式露点湿度計（ここでは図示せず）を含む。坩堝と露点を測定するための装置１４０９との間の距離は、様々であってよい。石英ガラス体１４１０は、坩堝１４００の出口１４０２を通じて取り出すことができる。
図１３は、真空焼結プロセス、ガス圧焼結プロセス及び特にこれらの組み合わせに好適な炉１５００の好ましい実施形態を示す。炉は、外側から内側へ耐圧ジャケット１５０１及び断熱層１５０２を有する。これにより取り囲まれた空間は、炉内部と呼ばれ、これにガス供給１５０４を介してガス又は混合ガスを投入することができる。さらに、炉内部は、ガス出口１５０５を有し、このガス出口１５０５を介してガスを取り除くことができる。ガス供給１５０４と及び１５０５でのガス除去との間のガス輸送バランスによれば、過圧、真空又はガス流も炉１５００の内部で生成することができる。さらに、発熱体１５０６が炉１５００内部に存在する。これらは、断熱層１５０２に載置されることが多い（ここには示さず）。溶融材料を汚染から保護するために、いわゆる「内張り材」１５０７が炉の内部にあり、この内張り材は、炉チャンバ１５０３を発熱体１５０６から隔てる。溶融されるべき材料１５０９を有する鋳型１５０８を炉チャンバ１５０３内へ導入することができる。鋳型１５０８は、一方側が開口していてもよい（ここに示されている）し、溶融材料１５０９を完全に取り囲んでもよい（図示せず）。
試験方法
ａ．仮想温度
仮想温度は、約６０６ｃｍ−１におけるラマン散乱強度を使用してラマン分光法により測定する。Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒらの投稿論文「Ｔｈｅ ＵＶ−ｉｎｄｕｃｅｄ ２１０ ｎｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｉｎ ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ」；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ、第１５９巻（１９９３）、１４５−１５３頁に記載の手順及び分析。
ｂ．ＯＨ含有量
ガラスのＯＨ含有量を、赤外分光法により測定する。Ｄ．Ｍ．Ｄｏｄｄ ＆ Ｄ．Ｍ．Ｆｒａｓｅｒ「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＯＨ ｉｎ Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａ」（Ｊ．Ａ．Ｐ．３７，３９９１（１９６６））の方法を用いる。同文献で指定の装置の代わりに、ＦＴＩＲ分光計（フーリエ変換赤外分光計、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒの現行のＳｙｓｔｅｍ ２０００）を用いる。スペクトルの分析は、原則として、約３６７０ｃｍ−１の吸収バンド又は約７２００ｃｍ−１の吸収バンドのいずれかで行うことができる。バンドの選択は、ＯＨ吸収による透過損が１０〜９０％であることに基づき行う。
ｃ．酸素欠乏センター（Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｃｅｎｔｅｒ：ＯＤＣ）
定量的検出のために、ＯＤＣ（Ｉ）吸収を、１６５ｎｍで、１〜２ｍｍの厚さを有するプローブにおける透過率測定により、真空ＵＶ分光計、ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ、Ｉｎｃ．（米国）のモデルＶＵＶＡＳ ２０００を使用して測定する。
そのとき、
Ｎ＝α／σ
ただし、
Ｎ＝欠陥濃度［１／ｃｍ３］
α＝ＯＤＣ（Ｉ）バンドの光吸収［１／ｃｍ、底ｅ］
σ＝有効断面積［ｃｍ２］
式中、有効断面積は、σ＝７．５×１０−１７ｃｍ２に設定される（Ｌ．Ｓｋｕｊａ、「Ｃｏｌｏｒ Ｃｅｎｔｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｇｌａｓｓｙ ＳｉＯ２」、Ｌｅｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｍｍｅｒ ｓｃｈｏｏｌ「Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ ｇｌａｓｓｅｓ」、１９９８年７月１３〜１８日、フィッツナウ（Ｖｉｔｚｎａｕ）、スイスから）。
ｄ．元素分析
ｄ−１）固体試料を粉砕する。次いで、約２０ｇの試料を、それを耐ＨＦ性容器内に一杯に導入し、ＨＦで覆い、１００℃で１時間熱処理することにより清浄化する。冷却後、この酸を廃棄し、試料を高純度水で数回洗浄する。次いで、容器及び試料を乾燥棚内で乾燥させる。
次に、約２ｇの固体試料（上記のように清浄化した粉砕材料。予備処理なしのダスト等）を、計量して耐ＨＦ性抽出容器内に入れ、１５ｍｌのＨＦ（５０重量％）に溶解させた。抽出容器を閉じて、試料が完全に溶解するまで１００℃で熱処理する。次いで、抽出容器を開けて、溶液が完全に蒸発するまで１００℃でさらに熱処理する。その間、抽出容器に１５ｍｌの高純度水を３回充填する。分離した不純物を溶解させるために、１ｍｌのＨＮＯ３を抽出容器内に導入し、１５ｍｌまで高純度水を充填する。これで試料溶液の準備ができている。
ｄ−２）ＩＣＰ−ＭＳ／ＩＣＰ−ＯＥＳ測定
ＯＥＳが用いられるか、それともＭＳが用いられるかは、予想される元素濃度に依存する。通常、ＭＳの測定値は、１ｐｐｂであり、ＯＥＳの場合、測定値は、１０ｐｐｂである（いずれの場合も計量した試料に基づく）。測定装置による元素濃度の測定は、装置メーカー（ＩＣＰ−ＭＳはＡｇｉｌｅｎｔ ７５００ｃｅ、ＩＣＰ−ＯＥＳはＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ７３００ ＤＶ）の条件に従って、かつ校正用の認証済み基準液体を使用して、行う。次いで、装置により測定した溶液（１５ｍｌ）中の元素濃度を、プローブの元の重量（２ｇ）に基づき変換する。
注：目的の元素濃度を測定するために、酸、容器、水、及び装置は、十分に清潔でなければならないことに留意するべきである。これは、石英ガラスのない空試料を抽出することによりチェックする。
このようにして以下の元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、（Ｔａ）、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌを測定する。
ｄ−３）液体として存在する試料の測定を上記のように行い、工程ｄ−１）に記載の試料調製は省略する。１５ｍｌの液体試料を抽出フラスコ内に導入する。元の試料重量に基づく変換は、行わない。
ｅ．液体の密度の決定
液体の密度を測定するために、正確に規定された体積の液体を計量し、液体及びその構成要素に対して不活性な測定装置に入れ、容器の空重量及び充填重量を測定する。密度は、２つの重量測定値の差を、導入した液体の体積で割った値として与えられる。
ｆ．フッ化物の決定
１５ｇの石英ガラス試料を粉砕し、硝酸中で７０℃で処理することにより清浄化する。次いで試料を高純度水で数回洗い、次いで乾燥させる。２ｇの試料を計量してニッケル坩堝内に入れ、１０ｇのＮａ２ＣＯ３及び０．５ｇのＺｎＯで覆う。坩堝をＮｉ蓋で閉め、１０００℃で１時間焙煎する。次いでニッケル坩堝に水を充填し、溶融クラストが完全に溶解するまで沸騰させる。溶液を２００ｍｌメスフラスコに移し、２００ｍｌまで高純度水で充填する。未溶解の構成要素の堆積後、３０ｍｌをとって１００ｍｌメスフラスコに移し、０．７５ｍｌの氷酢酸及び６０ｍｌのＴＩＳＡＢを添加し、高純度水で満たす。試料溶液を１５０ｍｌガラスビーカーに移す。
試料溶液中のフッ化物含有量の測定は、予想される濃度範囲に好適なイオン感応性（フッ化物）電極及びメーカーにより規定されている表示装置により、ここではＷｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ ＧｍｂＨ製のｐＭＸ ３０００／ｐＨ／ＩＯＮに接続されたフッ化物イオン選択性電極及び基準電極Ｆ−５００及びＲ５０３／Ｄにより、行う。溶液中のフッ化物濃度、希釈係数及び試料重量を用いて、石英ガラス中のフッ化物濃度が計算される。
ｇ．塩素の決定（≧５０ｐｐｍ）
１５ｇの石英ガラス試料を粉砕し、硝酸を用いて約７０℃で処理することにより清浄化する。その後、試料を高純度水で数回洗い、次いで乾燥させる。次いで、２ｇの試料を圧力容器用のＰＴＦＥインサートに充填し、１５ｍｌのＮａＯＨ（ｃ＝１０ｍｏｌ／ｌ）で溶解させ、ＰＴＦＥ蓋を閉め、圧力容器内に配置する。圧力容器を閉め、約１５５℃で２４時間熱処理する。冷却後、ＰＴＦＥインサートを外し、溶液を１００ｍｌメスフラスコに完全に移す。そこに、１０ｍｌのＨＮＯ３（６５重量％）及び１５ｍｌの酢酸緩衝液を添加し、放冷し、１００ｍｌまで高純度水で満たす。試料溶液を１５０ｍｌガラスビーカーに移す。試料溶液は、５〜７の範囲のｐＨ値を有する。
試料溶液中の塩素含有量の測定は、予想される濃度範囲に好適なイオン感応性（塩化物）電極及びメーカーにより規定されている表示装置により、ここではＷｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ ＧｍｂＨ製のｐＭＸ ３０００／ｐＨ／ＩＯＮに取り付けられた型式Ｃｌ−５００の電極及び型式Ｒ−５０３／Ｄの基準電極により、行う。
ｈ．塩素含有量（＜５０ｐｐｍ）
石英ガラス中の塩素含有量＜５０ｐｐｍは、０．１ｐｐｍまで、中性子放射化分析（ｎｅｕｔｒｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ：ＮＡＡ）により測定する。このために、それぞれ直径３ｍｍ及び長さ１ｃｍの３つのボアを、調査対象の石英ガラス体からとる。これらを、分析のために研究機関、この場合はドイツ、マインツのヨハネス・グーテンベルク大学（Ｊｏｈａｎｎｅｓ−Ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）の核化学研究所に預ける。試料の塩素による汚染を排除するために、測定直前の現場でのＨＦ槽内での試料の入念な清浄化を手配した。各ボアを数回測定する。次いで、結果及びボアが研究機関から返送される。
ｉ．光学特性
石英ガラス試料の透過率を、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ製の市販の格子分光計又はＦＴＩＲ分光計（Ｌａｍｂｄａ ９００［１９０〜３０００ｎｍ］又はＳｙｓｔｅｍ ２０００［１０００〜５０００ｎｍ］）で測定する。この選択は、要求される測定範囲により決定する。
絶対透過率を測定するために、試料体を平行平面上で磨き（表面粗さＲＭＳ＜０．５ｎｍ）、表面からすべての残留物を超音波処理により取り除く。試料厚さは、１ｃｍである。不純物、ドーパント等のため強い透過損が予想される場合、装置の測定範囲内にとどまるために、より厚い、又はより薄い試料を選択することができる。放射線の試料通過のためほんのわずかなアーチファクトが生成され、同時に十分に検出可能な効果が測定される試料厚さ（測定長さ）が、選択される。
不透明性の測定、試料を積分球の前に配置する。試料厚さは１ｃｍである。不透明性は、以下の式に従って、測定した透過率値Ｔを使用して計算する。
Ｏ＝１／Ｔ＝Ｉ０／Ｉ。
ｊ．管内又はロッド内の屈折率及び屈折率分布
管／ロッドの屈折率分布は、Ｙｏｒｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．製Ｐｒｅｆｏｒｍ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｐ１０２又はＰ１０４により特性把握することができる。このために、ロッドを、横たわった状態で測定チャンバ内に配置する、チャンバをしっかり閉める。次いで、測定チャンバを、６３３ｎｍにおける最も外側のガラス層の屈折率に非常によく似た屈折率を６３３ｎｍの試験波長で有する浸漬油で充填する。次いで、レーザービームが、測定チャンバを通過する。測定チャンバの背後（放射の方向）に、（測定チャンバを退出する放射線と比較した、測定チャンバに進入する放射線の）偏角を測定する検出器を装着する。ロッドの屈折率分布の放射対称性の仮定の下、直径沿いの屈折率分布は、逆アーベル変換により再構築することができる。これらの計算を、装置メーカーＹｏｒｋのソフトウェアにより行う。
試料の屈折率を、上記と類似のＹｏｒｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．製Ｐｒｅｆｏｒｍ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｐ１０４で測定する。等方性試料の場合、屈折率分布の測定は、１つの値、屈折率だけを与える。
ｋ．炭素含有量
二酸化ケイ素造粒体及び二酸化ケイ素粉末の表面炭素含有量の定量的測定は、Ｌｅｃｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国）製の炭素分析器ＲＣ６１２で、すべての表面炭素汚染（ＳｉＣを除く）を酸素で完全に酸化させて二酸化炭素を得ることにより、行う。このために、４．０ｇの試料を計量し、石英ガラス皿に入れて、炭素分析器に導入する。試料を、純酸素に浸し、１８０秒間９００℃に加熱する。形成されるＣＯ２を、炭素分析器の赤外検出器により測定する。これらの測定条件下では、検出限界は、≦１ｐｐｍ（重量ｐｐｍ）の炭素である。
上記に指定の炭素分析器を使用するこの分析に好適な石英ガラスボートは、実験用品市場でＬＥＣＯ番号７８１−３３５を有するＬＥＣＯ分析器用消耗品として、この場合はＤｅｓｌｉｓ Ｌａｂｏｒｈａｎｄｅｌ（フルールシュトラセ ２１，Ｄ−４０２３５ デュッセルドルフ（ドイツ））からＤｅｓｌｉｓ番号ＬＱ−１３０ＸＬとして入手することができる。このようなボートは、約２５ｍｍ／６０ｍｍ／１５ｍｍの幅／長さ／高さ寸法を有する。石英ガラスボートを、その高さの半分まで試料材料で充填する。二酸化ケイ素粉末の場合、１．０ｇの試料材料の試料重量に到達することができる。そのとき、検出下限は、＜１重量ｐｐｍの炭素である。同じボート内で、同じ充填高さについて、４ｇの二酸化ケイ素造粒体の試料重量に到達することができる（１００〜５００μｍの範囲の平均粒子径）。その場合、検出下限は、約０．１重量ｐｐｍの炭素である。検出下限は、試料の測定面積分が空試料の測定面積分の３倍以下であるとき、到達される（空試料＝上記の方法だが、空の石英ガラスボートによる）。
ｌ．カールパラメータ
カールパラメータ（「ファイバカール」とも呼ばれる）は、ＤＩＮ ＥＮ ６０７９３−１−３４：２００７−０１（規格ＩＥＣ ６０７９３−１−３４：２００６のドイツ版）に従って測定する。測定は、Ａｎｎｅｘ ＡのセクションＡ．２．１、Ａ．３．２、及びＡ．４．１に記載の方法に従って行う（「極端な技法（ｅｘｔｒｅｍａ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）」）。
ｍ．減衰
減衰は、ＤＩＮ ＥＮ ６０７９３−１−４０：２００１（規格ＩＥＣ ６０７９３−１−４０：２００１のドイツ版）に従って測定する。測定は、付属書に記載の方法（「カットバック法」）に従って、λ＝１５５０ｎｍの波長で行う。
ｎ．スラリーの粘度
スラリーを、脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）で、３０重量％の固形物含有量の濃度に設定する。次いで、粘度をＡｎｔｏｎ−Ｐａａｒ製のＭＣＲ１０２で測定する。このために、粘度を５ｒｐｍで測定する。測定は、２３℃の温度及び１０１３ｈＰａの気圧で行う。
ｏ．チキソトロピー
スラリーの濃度を、脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）で、３０重量％の固形物の濃度に設定する。次いで、チキソトロピーを、円錐平板型配置のＡｎｔｏｎ−Ｐａａｒ製のＭＣＲ１０２で測定する。粘度は、５ｒｐｍ及び５０ｒｐｍで測定する。第１の値と第２の値の商が、チキソトロピー指数を示す。測定は、２３℃の温度で行う。
ｐ．スラリーのゼータ電位
ゼータ電位測定のために、ゼータ電位セル（Ｆｌｏｗ Ｃｅｌｌ、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ）を用いる。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に溶解して、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬ溶液を得る。０．１ｍｏｌ／Ｌ及び１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＨＮＯ３溶液並びに０．１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＮａＯＨ溶液の添加を通じて、ｐＨを７に設定する。測定は、２３℃の温度で行う。
ｑ．スラリーの等電点
等電点、ゼータ電位測定セル（Ｆｌｏｗ Ｃｅｌｌ、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ）、及び自動滴定装置（ＤｅｌｓａＮａｎｏ ＡＴ、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ）を用いる。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に溶解して、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬ溶液を得る。０．１ｍｏｌ／Ｌ及び１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＨＮＯ３溶液並びに０．１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有するＮａＯＨ溶液の添加により、ｐＨを変化させる。等電点は、ゼータ電位が０に等しいｐＨ値である。測定は、２３℃の温度で行う。
ｒ．スラリーのｐＨ値
スラリーのｐＨ値を、Ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈ−Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ−Ｗｅｒｋｓｔａｅｔｔｅｎ ＧｍｂＨ製のＷＴＷ ３２１０を使用して測定する。ＷＴＷ製のｐＨ ３２１０ Ｓｅｔ ３を電極として用いる。測定は、２３℃の温度で行う。
ｓ．固形分含量
試料の計量部分ｍ１を、５００℃に４時間加熱し、冷却後再計量した（ｍ２）。固形物含有量ｗは、ｍ２／ｍ１×１００［重量％］として与えられる。
ｔ．かさ密度
かさ密度を、規格ＤＩＮ ＩＳＯ ６９７：１９８４−０１に従って、Ｐｏｗｔｅｃ製のＳＭＧ ６９７で測定する。バルク材料（二酸化ケイ素粉末又は造粒体）は、塊を形成しない。
ｕ．重装かさ密度（造粒体）
重装かさ密度を、規格ＤＩＮ ＩＳＯ ７８７：１９９５−１０に従って測定する。
ｖ．細孔径分布の測定
細孔径分布を、ＤＩＮ ６６１３３に従って測定する（４８０ｍＮ／ｍの表面張力及び１４０°の接触角で）。３．７ｎｍより小さい細孔径の測定については、Ｐｏｒｏｔｅｃ製のＰａｓｃａｌ ４００を使用する。３．７ｎｍ〜１００μｍの細孔径の測定については、Ｐｏｒｏｔｅｃ製のＰａｓｃａｌ １４０を使用する。試料を、測定前に圧力処理に供する。このために、手動の水圧プレス機を使用する（Ｓｐｅｃａｃ Ｌｔｄ．（リバーハウス、９７ クレイアベニュー、オーピントン、ケント ＢＲ５ ４ＨＥ、英国）製の注文番号１５０１１）。２５０ｍｇの試料材料を計量して、Ｓｐｅｃａｃ Ｌｔｄ．製の１３ｍｍの内径を有するペレットダイに入れ、ディスプレイにより１ｔの荷重を加える。この荷重を、５ｓにわたって維持し、必要に応じて再調節する。次いで、試料に対する荷重を解除し、試料を再循環空気乾燥棚内で４ｈにわたって１０５±２℃で乾燥させる。
試料を計量し、０．００１ｇの精度を有するタイプ１０の針入度計に入れる。測定の良好な再現性を提供するために、針入度計は、使用するステム体積、すなわち針入度計を充填するために潜在的に使用されるＨｇ体積の百分率が全Ｈｇ体積の２０％〜４０％の範囲にあるように、選択する。次いで、針入度計をゆっくり５０μｍＨｇに排気減圧し、この圧力で５分間放置した。以下のパラメータ、全細孔容積、全細孔表面積（円筒状の細孔を仮定して）、平均細孔半径、モーダルな細孔半径（最も多く見られる細孔半径）、第２ピーク細孔半径（μｍ）、は測定装置のソフトウェアにより直接提供される。
ｗ．一次粒子径
一次粒子径を、走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）モデルＺｅｉｓｓ Ｕｌｔｒａ ５５を使用して測定する。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に懸濁させて、極端に希薄な懸濁液を得る。懸濁液を、超音波プローブ（ＵＷ ２０７０、Ｂａｎｄｅｌｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、７０Ｗ、２０ｋＨｚ）で１分間処理し、次いで炭素粘着パッドに塗布する。
ｘ．懸濁液中の平均粒子径
懸濁液中の平均粒子径を、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．（英国）から入手可能なＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００をユーザマニュアルに従って使用し、レーザー偏向法を使用して測定する。試料を脱塩水（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｑ ３ＵＶ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、水質：１８．２ＭΩｃｍ）中に懸濁させて、１ｇ／Ｌの濃度を有する２０ｍＬの懸濁液を得る。懸濁液を、超音波プローブ（ＵＷ ２０７０、Ｂａｎｄｅｌｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、７０Ｗ、２０ｋＨｚ）で１分間処理する。
ｙ．固形物の粒子径、コアサイズ及び粒子の形状
固形物の粒子径及びコアサイズを、Ｒｅｔｓｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ（ドイツ）から入手可能なＣａｍｓｉｚｅｒ ＸＴをユーザマニュアルに従って使用して測定する。ソフトウェアは、試料のＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０値を与える。さらに、ＳＹＭＭ３値及びＳＰＨＴ３値が提供される。
ｚ．ＢＥＴ測定
比表面積の測定については、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：２０１０に従って静的容量ＢＥＴ法を使用する。ＢＥＴ測定については、ＳＭＡＲＴ法（「適応的分注速度による収着法（Ｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ Ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｏｓｉｎｇ Ｒａｔｅ」）に従って動作する「ＮＯＶＡ ３０００」又は「Ｑｕａｄｒａｓｏｒｂ」（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅから入手可能）を使用する。ミクロ細孔分析を、ｔ−プロット法（ｐ／ｐ０＝０．１〜０．３）を使用して行い、メソ細孔分析を、ＭＢＥＴ法（ｐ／ｐ０＝０．０〜０．３）を使用して行う。基準材料として、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅから入手可能な標準アルミナＳＡＲＭ−１３及びＳＡＲＭ−２１４を、使用する。測定セル（清浄かつ乾燥）の風袋重量を計量する。導入される試料材料及びフィラーロッドが測定セルをできる限り満たし、デッドスペースが最小限に低減されるように、測定セルの種類を選択する。試料材料を、測定セル内に導入する。測定値の予想値が１０〜２０ｍ２／ｇに対応するように、試料材料の量を選択する。測定セルをＢＥＴ測定装置（フィラーロッドなし）の焼成位置に固定し、＜２００ｍｂａｒに排気減圧する。排気減圧の速度は、材料が測定セルから漏出しないように設定する。焼成を、この状態で２００℃で１時間にわたって行う。冷却後、試料で充填された測定セルを計量する（生の値）。次いで、風袋重量を、生の重量値から減じる＝正味重量（ｎｅｔｔ ｗｅｉｇｈｔ）＝試料の重量。次いで、充填ロッドを測定セル内に導入し、これもやはりＢＥＴ測定装置の測定位置に固定する。測定の開始前に、試料の識別及び試料の重量をソフトウェアに入力する。測定を開始する。窒素ガス（Ｎ２ ４．０）の飽和圧力を測定する。測定セルを排気減圧し、窒素浴を使用して７７Ｋに冷却する。デッドスペースを、ヘリウムガス（Ｈｅ ４．６）を使用して測定する。測定セルを再び排気減圧する。少なくとも５つの測定点による多点分析を行う。Ｎ２ ４．０を吸収剤として使用する。比表面積は、ｍ２／ｇで示されている。
ｚａ．ガラス体の粘度
ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のタイプ４０１のビームベンディング式粘度計をメーカーのソフトウェアＷｉｎＴＡ（現行バージョン９．０）と共にＷｉｎｄｏｗｓ １０で使用して、ＤＩＮ ＩＳＯ ７８８４−４：１９９８−０２規格に従ってガラスの粘度を測定する。支持体間の支持幅は、４５ｍｍである。長方形の断面を有する試料ロッドを、均質な材料の領域から切り出す（試料の頂面及び底面は、少なくとも１０００グレインの仕上げを有する）。加工後の試料表面は、粒度＝９μｍ及びＲＡ＝０．１５μｍを有する。試料ロッドは、以下の寸法、長さ＝５０ｍｍ、幅＝５ｍｍ、及び高さ＝３ｍｍ（規格文書と同様に、長さ、幅、高さの順に書かれている）、を有する。３つの試料を測定し、平均を計算する。試料表面に密着した熱電対を使用して、試料温度を測定する。以下のパラメータ、加熱速度＝１５００℃の最大値まで２５Ｋ、荷重重量＝１００ｇ、最大曲げ＝３０００μｍ（規格文書からの相違）、を使用する。
ｚｂ．露点測定
露点は、Ｍｉｃｈｅｌｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＧｍｂＨ（Ｄ−６１３８１ フリードリヒスドルフ）社の「Ｏｐｔｉｄｅｗ」と呼ばれるミラー式露点湿度計を使用して測定する。ミラー式露点湿度計の測定セルは、炉のガス出口から１００ｃｍの距離に配置する。このために、測定セルを有する測定装置を、Ｔ継手及びホース（Ｓｗａｇｅｌｏｋ ＰＦＡ、外径：６ｍｍ）を介して炉のガス出口に気体連通接続する。測定セルにおける過大圧力は、１０±２ｍｂａｒである。測定セルを通るガスの貫流は、１〜２標準リットル／分である。測定セルは、２５℃の温度、３０％の相対空気湿度、及び１０１３ｈＰａの平均圧力を有する室内にある。
ｚｃ．残留水分（水分含有量）
二酸化ケイ素造粒体の試料の残留水分の測定は、Ｍｅｔｔｌｅｒ Ｔｏｌｅｄｏ製のＭｏｉｓｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＨＸ２０４を使用して行う。この装置は、熱重量測定の原理を使用して機能する。ＨＸ２０４は、ハロゲン光源を発熱体として備えている。乾燥温度は、２２０℃である。試料の出発重量は、１０ｇ±１０％である。「標準的」測定法を選択する。乾燥は、重量変化が１ｍｇ／１４０ｓ以下に到達するまで行われる。残留水分は、試料の初期重量と試料の最終重量との間の差を、試料の初期重量で割った値として与えられる。
二酸化ケイ素粉末の残留水分の測定は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ７８７−２：１９９５に従って行う（２時間、１０５℃）。
ｚｄ．ブリスタリング及び気泡サイズ
ブリスタリングは、検討する試料、従ってガラス製品又は石英ガラス体の１ｋｇあたりの気泡の数を意味する。気泡サイズは、代表的な数の気泡の直径の相加平均を意味する。両方の値は、測定用の拡大レンズを用いて視覚的に決定する。これは、直径等の距離を決定するための測定目盛りを有する。
５０気泡未満／試料１ｋｇのブリスタリングを有する試料では、個々の気泡それぞれの直径を決定し、これを測定した気泡の数で割る。５０気泡／ｋｇ超のブリスタリングを有する試料では、円板を試料から切り出し、その円板の気泡の数及びブリスタリングを決定し、次いで１ｋｇの試料の参照値へと外挿する。
実施例
実施例を、以下において、実施例を通じてさらに例示する。本発明は、実施例により限定されない。
Ａ．１．二酸化ケイ素粉末の調製（ＯＭＣＴＳルート）
シロキサンを空気（Ａ）で霧化することにより形成されるエアゾールを、酸素富化空気（Ｂ）と水素との混合物に点火することにより形成される火炎内に、加圧下で導入する。さらには、火炎を取り囲むガス流（Ｃ）を導入し、次いでプロセス混合物をプロセスガスで冷却する。生成物をフィルタで分離除去する。プロセスパラメータは、表１に示され、得られる生成物の仕様は、表２に示されている。この実施例の実験データは、Ａ１−ｘで表されている。
２．変更１：炭素含有量の増大
Ａ．１．に記載のように方法を行ったが、シロキサンの燃焼は、ある量の炭素も形成されるような方法で行った。この実施例の実験データは、Ａ２−ｘで表されている。
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Ｂ．１．二酸化ケイ素粉末の調製（ケイ素ソース：ＳｉＣｌ４）
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）の一部分を、温度Ｔで蒸発させ、酸素富化空気と水素との混合物に点火することにより形成されるバーナーの火炎内に圧力Ｐで導入する。出口への平均正規化ガス流は、一定に保持する。次いで、プロセス混合物をプロセスガスで冷却する。生成物をフィルタで分離除去した。プロセスパラメータは、表３に示され、得られる生成物の仕様は、表４に示されている。これらは、Ｂ１−ｘで表されている。
２．変更１：炭素含有量の増大
Ｂ．１．に記載のように方法を行ったが、四塩化ケイ素の燃焼は、ある量の炭素も形成されるような方法で行った。この実施例の実験データは、Ｂ２−ｘで表されている。
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Ｃ．蒸気処理
二酸化ケイ素粉末の粒子流を、立設したカラムの頂部を介して導入する。温度（Ａ）の蒸気及び空気を、カラムの底部を介して供給する。カラムを、内部に位置付けられた加熱器により、カラムの頂部では温度（Ｂ）にカラムの底部では第２の温度（Ｃ）に維持する。カラムを放置した後（保持時間（Ｄ））、二酸化ケイ素粉末は、具体的には表６に示す特性を有する。プロセスパラメータは、表５に示されている。
Figure 2020523278
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実施例Ｃ−１及びＣ−２で得られた二酸化ケイ素粉末は、それぞれ低い塩素含有量及び懸濁液において中程度のｐＨ値を有する。実施例Ｃ−２の炭素含有量は、Ｃ−１より高い。
Ｄ．中和剤による処理
二酸化ケイ素粉末の粒子流を、立設したカラムの頂部を介して導入する。中和剤及び空気を、カラムの底部を介して供給する。カラムを、内部に位置付けられた加熱器により、カラムの頂部では温度（Ｂ）に、カラムの底部では第２の温度（Ｃ）に維持する。カラムを放置した後（保持時間（Ｄ））、二酸化ケイ素粉末は、具体的には表８に示す特性を有する。プロセスパラメータは、表７に示されている
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Ｅ．１．二酸化ケイ素粉末からの二酸化ケイ素造粒体の調製
二酸化ケイ素粉末を完全脱塩水中に分散させる。このために、Ｇｕｓｔａｖ Ｅｉｒｉｃｈ機械工場製のタイプＲの強力ミキサーを使用する。得られる懸濁液を、膜ポンプで圧送し、それにより加圧し、ノズルにより液滴に変換する。これらを噴霧塔内で乾燥させ、塔の床上で収集する。プロセスパラメータは、表９に示され、得られる造粒体の特性は、表１０に示されている。この実施例の実験データは、Ｅ１−ｘで表されている。
２．変更１：炭素含有量の増大
このプロセスは、Ｅ．１．に記載のものと類似している。追加的に、炭素粉末を懸濁液中に分散させる。これらの実施例の実験データは、Ｅ２−ｘで表されている。
３．変更２：ケイ素の添加
このプロセスは、Ｅ．１．に記載のものと類似している。追加的に、ケイ素成分を懸濁液中に分散させる。これらの実施例の実験データは、Ｅ３−１で特定される。
Figure 2020523278
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造粒体は、すべて開気孔性であり、均一かつ球状の形状を有する（すべて顕微鏡検査による）。造粒体は、互いにくっつき硬化するという傾向はない。
Ｆ．二酸化ケイ素造粒体の清浄化
二酸化ケイ素造粒体を、まず任意に、回転炉内で温度Ｔ１で酸素又は窒素（表１１を参照されたい）により処理する。その後、特段の記載がない限り（Ｆ３−１、Ｆ３−２等）、二酸化ケイ素造粒体を、塩素含有成分の並流により処理し、温度を温度Ｔ２に上昇させる。加熱しながらの塩素成分による処理のため、このプロセスを「高温塩素化」と呼ぶ。プロセスパラメータは、表１１に示され、得られた処理された造粒体の特性は、表１２に示されている。
Figure 2020523278
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Ｆ１−２、Ｆ２−１及びＦ３−２の場合、清浄化工程後の造粒体は、著しく低減した炭素含有量を示す（低炭素造粒体、例えばＦ１−１と同様）。特に、Ｆ１−２、Ｆ１−５、Ｆ２−１及びＦ３−２は、著しく低減したアルカリ土類金属の含有量を示す。ＳｉＣ形成は認められなかった。
Ｇ．加温による二酸化ケイ素造粒体の処理
溶融炉の上流に位置付けられ、さらなる中間チャンバを介して溶融炉に流路接続している回転炉の形のプレチャンバ内で、二酸化ケイ素造粒体を温度処理に供する。この回転炉は、流れ方向に上昇する温度プロファイルにより特徴付けられる。さらなる処理された二酸化ケイ素造粒体が得られた。実施例Ｇ−４−２では、回転炉内での混合中、加温による処理は行わなかった。プロセスパラメータは、表１３に示され、得られた処理された造粒体の特性は、表１４に示されている。
Figure 2020523278
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この処理に起因して、Ｇ３−１及びＧ３−２は、処理前（それぞれＦ３−１及びＦ３−２）と比較して著しく低減したアルカリ土類金属含有量を呈す。
Ｈ．石英ガラスを得るための造粒体の溶融
垂直坩堝延伸法で緻密な石英ガラス管を調製するために、表１５の２行目に記載の二酸化ケイ素造粒体を用いる。立設式溶融坩堝、例えば立設式溶融坩堝を含むＨ５−１、の構造は、図９に概略的に示されており、吊り下げ式溶融坩堝を用いるすべての他の実施例のために、図８は概略図としての役割を果たす。二酸化ケイ素造粒体を固体物供給口を介して導入し、溶融坩堝の内部に混合ガスを流す。溶融坩堝内では、ガラス融液が形成され、その上に二酸化ケイ素造粒体の静止円錐体が載っている。溶融坩堝の下部領域内では、ガラス融液から溶融ガラスがダイを通じて取り出され、管状糸の形で垂直に引き下げられる。プラントの出力は、ガラス融液の重量、ノズルを通るガラスの粘度、ノズルにより提供される孔のサイズから生じる。二酸化ケイ素造粒体の供給量及び温度を変化させることにより、出力は、所望の水準に設定することができる。プロセスパラメータは、表１５及び表１７で、一部の場合には表１９に示されており、形成された石英ガラス体の特性は、表１６及び表１８に示されている。
実施例Ｈ７−１では、ガス分散リングが溶融坩堝内に配置されており、ガス分散リングによりフラッシングガスがガラス融液の表面の近くに供給される。このような配置の一例が、図１０に示されている。
実施例Ｈ８−ｘでは、露点をガス出口で測定する。測定原理は、図１４に示されている。溶融坩堝の出口と露点の測定位置との間で、ガス流は、１００ｃｍの距離をカバーする。
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Figure 2020523278
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Ｉ．石英ガラス粒の調製
表２０に示す特徴を有する石英ガラス体を、石英ガラス粒までサイズ低減する。このために、１００ｋｇの石英ガラス体をいわゆる動電式サイズ低減プロセス、例えば、電気衝撃波処理に供する。出発のガラスを槽内で電気パルスにより所望の粒子径までサイズ低減する。邪魔になる微粉部分及び粗大部分を分離除去するために、必要に応じて、その材料を振動ふるいを使用してスクリーニングにかける。この石英ガラス粒をフラッシングし、ＨＦを用いて酸性にし、水で再度フラッシングし、乾燥する。このようにして精製した石英ガラスは、表２１に示す特性を有する。
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Ｊ．石英ガラス体を得るための石英ガラス粒の溶融
垂直坩堝延伸法で石英ガラス体を調製するために、表２１に係る石英ガラス粒を用いる。吊り下げ式溶融坩堝の設計は図８に概略図として示されている。石英ガラス粒を固体物供給口を介して加え、溶融坩堝の内部を混合ガスで洗い流す。溶融坩堝内では、ガラス融液が形成され、その上に石英ガラス粒からなる材料円錐体が載っている。溶融坩堝の下部領域内では、ガラス融液から溶融ガラスがダイを通じて（任意にマンドレルにより）取り出され、管状糸として垂直に引き下げられる。システムのスループットは、ノズルを介するガラス融液の固有の重量及び粘度並びにノズルによって予め決定される孔のサイズから生じる。供給する石英ガラス粒の含有量及び温度を変化させることにより、スループットは、所望の値に設定することができる。プロセスパラメータを表２２に示し、成形した石英ガラス体の特性を表２３に示す。このようにして得た石英ガラス体を断片（重量：７５ｋｇ、直径＝９．００ｃｍ、全長５．３０ｍ）に切断した。真っ直ぐな端面を得るために、端面を鋸引きにより後処理する。このように機械加工した石英ガラス体を、ＨＦ浴（Ｖ＝２ｍ３）に３０分間浸漬することにより３０分間精製し、次いでＦＤ（完全脱塩）水で洗い流す。
Figure 2020523278
Figure 2020523278
Ｋ．異なる溶融プロセスの組み合わせ
さらなる石英ガラス体を製造した。各々を、２回溶融し、その間にサイズ低減した。実施例をまとめとして表２４に示し、成形した石英ガラス体の特性を表２５に示す。
Figure 2020523278
実施例Ｋ−Ｉ〜Ｋ−ＩＶを以降でより詳細に記載する。
Ｋ−Ｉについては、予備処理した二酸化ケイ素造粒体Ｇ１−１を出発物質として選択した。これを、吊り下げ式金属シート坩堝内で坩堝延伸法で溶融した。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。石英ガラスストランドを、２．４ｍ／ｈの速度で坩堝から延伸し、４０Ｋ／分の速度で冷却し、実施例Ｉ．（石英ガラス粒の調製）に記載のように、動電式サイズ低減プロセスにおいて４０ｋｇ／ｈのスループットでサイズ低減し、石英ガラス粒を得た。その粒の粒度分布は、Ｄ１０＝０．３ｍｍ、Ｄ５０＝１．５ｍｍ、及びＤ９０＝３．０ｍｍであった。次いで、この石英ガラス粒を、実施例Ｆ１−１のように高温塩素化し、次いで直後にＧＤＳ法を使用して加工して石英ガラス体を得た。溶融工程の間、１０ｂａｒの圧力で２０００℃の温度を使用した。冷却後、鋳型内で１００℃未満の温度に固まった融液を鋳型から取り出した。次に、この成形体を機械的に粉砕した。
Ｋ−ＩＩについては、予備処理した二酸化ケイ素造粒体Ｇ１−１を出発物質として選択した。これを、吊り下げ式金属シート坩堝内で坩堝延伸法で溶融した。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。石英ガラスストランドを、２．４ｍ／ｈの速度で坩堝から延伸し、４０Ｋ／分の速度で冷却し、実施例Ｉ．に記載の動電式サイズ低減プロセスにおいてサイズ低減し、石英ガラス粒を得た。次に、これを、振動ミルを使用して３０ｋｇ／ｈのスループットでさらにサイズ低減し、微細な石英ガラス粒を得る。その粒の粒度分布は、Ｄ１０＝０．０５ｍｍ、Ｄ５０＝０．１５ｍｍ、及びＤ９０＝０．２５ｍｍであった。次いで、この石英ガラス粒を高温塩素化し、次いで直後にＩＤＤ法を使用して３．０ｋｇ／ｈのスループットで加工して、１８０ｍｍの直径を有する石英ガラス体を得た。溶融温度は１９９０℃であった。次に、この成形体を機械的に粉砕した。
Ｋ−ＩＩＩについては、予備処理した二酸化ケイ素造粒体Ｇ１−１を出発物質として選択した。これを、吊り下げ式金属シート坩堝内で坩堝延伸法で溶融した。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。石英ガラスストランドを、２．４ｍ／ｈの速度で坩堝から延伸し、４０Ｋ／分の速度で冷却し、実施例Ｉ．に記載の動電式サイズ低減プロセスにおいてサイズ低減し、石英ガラス粒を得た。その粒の粒度分布は、Ｄ１０＝０．３ｍｍ、Ｄ５０＝１．５ｍｍ、及びＤ９０＝３．０ｍｍであった。次いで、この石英ガラス粒を高温塩素化し、次いで直後に２回目の坩堝延伸法によって加工し、石英ガラス体を得た。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。次に、この成形体を、ＨＦを用いて５０μｍまで外部から酸性にした。
Ｋ−ＩＶについては、予備処理した二酸化ケイ素造粒体Ｇ１−１を出発物質として選択した。これを、吊り下げ式金属シート坩堝内で坩堝延伸法で溶融した。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。石英ガラスストランドを、２．４ｍ／ｈの速度で坩堝から延伸し、４０Ｋ／分の速度で冷却し、ハンマーミルを用いて２００ｋｇ／ｈのスループットでサイズ低減し、石英ガラス粒を得た。その粒の粒度分布は、Ｄ１０＝０．２ｍｍ、Ｄ５０＝０．６ｍｍ、Ｄ９０＝１．２ｍｍであった。次いで、これを、ＮｄＦｅＢ磁石を用いる自由落下インライン磁石システムにより金属不純物について精製した。この場合のスループットはおよそ１ｔ／ｈである。次いで、この石英ガラス粒を高温塩素化し、次いで直後に２回目の坩堝延伸法によって加工し、石英ガラス体を得た。表２２のＪ１−１についてと同じ条件を選択した。次に、この成形体を、ＨＦを用いて５０μｍまで外部から酸性にした。
Figure 2020523278
｜２｜上記ガラス製品が、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］上記ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３ｇ／ｃｍ ３ の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、及び
Ｈ］円筒形状、
のうちの少なくとも１つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれ上記ガラス製品の総重量に基づく実施形態｜１｜に記載の方法。
好ましくは、ガラス製品は、化学的に後処理される。後処理は、すでに作製されたガラス製品の処理に関する。ガラス製品の化学的後処理は、原則として、当業者に公知であり、ガラス製品の表面の化学構造若しくは組成、又はその両方を変化させるための材料を用いるのに好適と思われる任意の手順を意味する。好ましくは、化学的後処理は、フッ素化合物による処理及び超音波洗浄からなる群から選択される少なくとも１つの手段を含む。
好ましくは、ガラス製品は、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば０．８〜７ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３ｇ／ｃｍ ３ の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、若しくは４ｐｐｍ未満、又は１ｐｐｂ〜３ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１０ｐｐｂ〜２ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満、例えば１０００ｐｐｂ未満、又は５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、
Ｈ］円筒形状、
Ｉ］５００ｐｐｍ未満、例えば４００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
Ｊ］６０ｐｐｍ未満、好ましくは４０ｐｐｍ未満、例えば４０ｐｐｍ未満又は２ｐｐｍ未満又は０．５ｐｐｍ未満、特に好ましくは０．１ｐｐｍ未満の塩素含有量、
Ｋ］２００ｐｐｂ未満、例えば１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは８０ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
Ｌ］５×１０１５／ｃｍ未満３、例えば０．１×１０１５〜３×１０１５／ｃｍ３の範囲、特に好ましくは０．５×１０１５〜２．０×１０１５／ｃｍ３の範囲のＯＤＣ含有量、
Ｍ］ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９及び／又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２及び／又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
Ｎ］石英ガラス体のＯＨ含有量Ａ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下のＯＨ含有量の標準偏差、
Ｏ］石英ガラス体の塩素含有量Ｂ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下の塩素含有量の標準偏差、
Ｐ］石英ガラス体のアルミニウム含有量Ｃ］に基づき、１０％以下、好ましくは５％以下のアルミニウム含有量の標準偏差、
Ｑ］１０−４未満の屈折率均質性、
Ｒ］１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満若しくは３００ｐｐｂ未満若しくは１００ｐｐｂ未満、又は１〜５００ｐｐｂの範囲若しくは１〜３００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜１００ｐｐｂの範囲のタングステン含有量、
Ｓ］１０００ｐｐｂ未満、例えば５００ｐｐｂ未満若しくは３００ｐｐｂ未満若しくは１００ｐｐｂ未満、又は１〜５００ｐｐｂの範囲若しくは１〜３００ｐｐｂの範囲、特に好ましくは１〜１００ｐｐｂの範囲のモリブデン含有量、
のうちの少なくとも１つ、例えば上記の特徴のうちの少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれガラス製品の総重量に基づく。
特に好ましくは、ガラス製品は、以下の特徴、
Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
Ｂ］ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば０．８〜７ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜５ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
Ｄ］１ｍ２／ｇ未満、例えば０．５ｍ２／ｇ未満、特に好ましくは０．２ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
Ｅ］２．１〜２．３ｇ／ｃｍ ３ の範囲の密度、
Ｆ］５ｐｐｍ未満、例えば４．５ｐｐｍ未満、又は４ｐｐｍ未満、又は１ｐｐｂ〜３ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１０ｐｐｂ〜２ｐｐｍの範囲の炭素含有量、
Ｇ］２０００ｐｐｂ未満、例えば１０００ｐｐｂ未満、又は５００ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、及び
Ｈ］円筒形状、
のうちの少なくとも１つ、例えば上記の特徴のうちの少なくとも２つ又は少なくとも３つ又は少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも５つを有し、上記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれガラス製品の総重量に基づく。

Claims (18)

  1. 石英ガラス体の調製方法であって、
    ｉ．）二酸化ケイ素造粒体を準備する工程であって、
    Ｉ．高熱法により製造された二酸化ケイ素粉末を準備する工程、
    ＩＩ．前記二酸化ケイ素粉末を二酸化ケイ素造粒体へと加工する工程であって、前記二酸化ケイ素造粒体は前記二酸化ケイ素粉末よりも大きい粒径を有する工程
    を備える工程と、
    ｉｉ．）前記二酸化ケイ素造粒体から第１ガラス融液を作製する工程と、
    ｉｉｉ．）前記第１ガラス融液の少なくとも一部からガラス製品を作製する工程と、
    ｉｖ．）前記ガラス製品のサイズを低減させて、石英ガラス粒を得る工程と、
    ｖ．）前記石英ガラス粒からさらなるガラス融液を作製する工程と、
    ｖｉ．）前記さらなるガラス融液の少なくとも一部から前記石英ガラス体を作製する工程と
    を備える方法。
  2. 前記ガラス製品が、以下の特徴、
    Ａ］０．３超、特に好ましくは０．５超の透過率、
    Ｂ］前記ガラス製品１ｋｇに対して５〜５０００の範囲のブリスタリング、
    Ｃ］０．５〜１０ｍｍの範囲の平均気泡サイズ、
    Ｄ］１ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
    Ｅ］２．１〜２．３の範囲の密度、
    Ｆ］５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
    Ｇ］２０００ｐｐｂ未満のアルミニウムとは異なる金属の総金属含有量、及び
    Ｈ］円筒形状、
    のうちの少なくとも１つを有し、前記ｐｐｂ及びｐｐｍは、それぞれ前記ガラス製品の総重量に基づく請求項１に記載の方法。
  3. 工程ｉ．）において、１〜１０ｐｐｍの量の炭素が添加される請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 工程ＩＩ．が、
    ＩＩ．１． 液相を準備する工程、
    ＩＩ．２． 前記二酸化ケイ素粉末を前記液相と混合し、スラリーを得る工程、
    ＩＩ．３． 前記スラリーを造粒し、前記二酸化ケイ素造粒体を得る工程
    を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）のうちの少なくとも１つが溶融坩堝内で実施され、前記溶融坩堝が、少なくとも１つの入口及び出口を有し、前記入口が前記出口の上方に配置されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 工程ｉｉ．）及び工程ｖ．）のうちの少なくとも１つにおける溶融エネルギーが、固体表面を介して溶融材料に伝達される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 工程ｉｉｉ．）における前記ガラス製品、工程ｖｉ．）における前記石英ガラス体又はこれらの両方が坩堝延伸法で製造される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 工程ｉｖ．）における前記サイズ低減が高電圧放電パルスによってもたらされる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記二酸化ケイ素粉末が、シロキサン、ケイ素アルコキシド及びケイ素ハロゲン化物からなる群から選択される化合物から調製できる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記二酸化ケイ素造粒体が、
    Ａ）５０ｐｐｍ未満の炭素含有量を有する
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記二酸化ケイ素造粒体が、以下の特徴、
    Ｂ）２０〜５０ｍ２／ｇの範囲のＢＥＴ表面積、
    Ｃ）５０〜５００μｍの範囲の平均粒子径、
    Ｄ）０．５〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
    Ｅ）２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
    Ｆ）０．７〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲の重装かさ密度、
    Ｇ）０．１〜２．５ｍＬ／ｇの範囲の細孔容積、
    Ｈ）２３〜２６°の範囲の安息角、
    Ｉ）５０〜１５０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ１０、
    Ｊ）１５０〜３００μｍの範囲の粒子径分布Ｄ５０、
    Ｋ）２５０〜６２０μｍの範囲の粒子径分布Ｄ９０、
    のうちの少なくとも１つを有し、前記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ前記二酸化ケイ素造粒体の総重量に基づく請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記石英ガラス粒が、以下の特徴、
    Ｉ／ ５００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
    ＩＩ／ ６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
    ＩＩＩ／ ２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
    ＩＶ／ １ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
    Ｖ／ １．１〜１．４ｇ／ｃｍ３の範囲のかさ密度、
    ＶＩ／ ５０〜５０００μｍの範囲の融液での展開についての粒子径Ｄ５０、
    ａ．０．５〜５ｍｍの範囲のスラリーでの展開についての粒子径Ｄ５０、
    ＶＩＩ／ ２ｐｐｍ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
    ＶＩＩＩ／ ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．４〜ｌｏｇ１０（η（１２５０℃）／ｄＰａｓ）＝１２．９又はｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１１．１〜ｌｏｇ１０（η（１３００℃）／ｄＰａｓ）＝１２．２又はｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１０．５〜ｌｏｇ１０（η（１３５０℃）／ｄＰａｓ）＝１１．５の範囲の粘度（ｐ＝１０１３ｈＰａ）、
    のうちの少なくとも１つを有し、前記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ前記石英ガラス粒の総重量に基づく請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記石英ガラス体が、以下の特徴、
    ［Ａ］０．５超、例えば０．６超又は０．７超、特に好ましくは０．９超の透過率、及び
    ［Ｂ］前記石英ガラス製品１ｋｇに対して０．５〜５００の範囲のブリスタリング
    を特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記石英ガラス体が、以下の特徴、
    ［Ｃ］０．０５〜１ｍｍの範囲の平均粒子径、
    ［Ｄ］１ｍ２／ｇ未満のＢＥＴ表面積、
    ［Ｅ］２．１〜２．３の範囲の密度ｇ／ｃｍ３、
    ［Ｆ］５ｐｐｍ未満の炭素含有量、
    ［Ｇ］２ｐｐｍ未満のアルミニウムとは異なる金属の金属含有量、
    ［Ｈ］円筒形状、
    ［Ｉ］シート、
    ［Ｊ］５００ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、
    ［Ｋ］６０ｐｐｍ未満の塩素含有量、
    ［Ｌ］２００ｐｐｂ未満のアルミニウム含有量、
    ［Ｍ］５×１０１８／ｃｍ３未満のＯＤＣ含有量、
    のうちの少なくとも１つを有し、前記ｐｐｍ及びｐｐｂは、それぞれ前記石英ガラス体の総重量に基づく請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法により得ることができる石英ガラス粒。
  16. 光ダクトの調製方法であって、
    Ａ／ 請求項１５に記載の石英ガラス体又は請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、前記石英ガラス体は最初に、少なくとも１つの開口を有する中空体を得るために加工される工程と、
    Ｂ／ 工程Ａ／からの前記中空体に前記少なくとも１つの開口を通して１以上のコアロッドを導入して、前駆体を得る工程と、
    Ｃ／ 前記前駆体を加熱しながら延伸し、１又はいくつかのコア及び外被Ｍ１を有する光ダクトを得る工程と
    を備える方法。
  17. 発光体の調製方法であって、
    （ｉ）請求項１５に記載の石英ガラス体又は請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程であって、前記石英ガラス体は最初に、中空体を得るために加工される工程と、
    （ｉｉ）任意に、前記中空体に電極を取り付ける工程と、
    （ｉｉｉ）前記中空体にガスを充填する工程と
    を備える方法。
  18. 成形体の調製方法であって、
    （１）請求項１５に記載の石英ガラス体又は請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法に従って得ることができる石英ガラス体を準備する工程と、
    （２）前記石英ガラス体を成形して、成形体を得る工程と
    を備える方法。

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