JP2600501B2 - シリカガラスの製造法 - Google Patents
シリカガラスの製造法Info
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- JP2600501B2 JP2600501B2 JP531891A JP531891A JP2600501B2 JP 2600501 B2 JP2600501 B2 JP 2600501B2 JP 531891 A JP531891 A JP 531891A JP 531891 A JP531891 A JP 531891A JP 2600501 B2 JP2600501 B2 JP 2600501B2
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- Japan
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- silica glass
- silicon alkoxide
- exchange resin
- aqueous
- glass
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- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学用、半導体工業用、
電子工業用、理化学用等に使用されるシリカガラスの製
造法に関する。
電子工業用、理化学用等に使用されるシリカガラスの製
造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリカガラスは耐熱性、耐食性及び光学
的性質に優れていることから、半導体の製造に欠かせな
い重要な材料であり、更には光ファイバーやＬＳＩ製造
用フォトマスク基板、ＴＦＴ基板等に使用され、その用
途はますます拡大している。
的性質に優れていることから、半導体の製造に欠かせな
い重要な材料であり、更には光ファイバーやＬＳＩ製造
用フォトマスク基板、ＴＦＴ基板等に使用され、その用
途はますます拡大している。
【０００３】シリカガラスの製造法として、ゾル−ゲル
法と呼ばれる低温でシリカガラスを合成する方法が注目
されている。その概要を簡単に述べる。一般式Ｓｉ(Ｏ
Ｒ)4（Ｒ：アルキル基）で表されるシリコンアルコキシ
ド（本発明においては、その重縮合物を含む、例えば、
(ＯＲ）3Ｓｉ・〔ＯＳｉ(ＯＲ)2〕ｎ・ＯＳｉ(ＯＲ)
3（ｎ＝０〜８、Ｒ＝アルキル基）にメチルアルコール
等の有機溶媒を加え、場合によっては、ポリアルキレン
グリコール、ポリ酢酸ビニル等の有機質高分子化合物を
添加し、水（アルカリ又は酸でｐＨを調整してもよい）
を加えて加水分解し、シリカヒドロゾル（本発明におい
てはシリカゾルという）とする。このシリカゾルを静
置、昇温、ゲル化剤の添加等によってゲル化させる。そ
の後、ゲル中の液相成分を蒸発乾燥させることにより乾
燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気中で焼成す
ることにより、シリカガラスを得る。
法と呼ばれる低温でシリカガラスを合成する方法が注目
されている。その概要を簡単に述べる。一般式Ｓｉ(Ｏ
Ｒ)4（Ｒ：アルキル基）で表されるシリコンアルコキシ
ド（本発明においては、その重縮合物を含む、例えば、
(ＯＲ）3Ｓｉ・〔ＯＳｉ(ＯＲ)2〕ｎ・ＯＳｉ(ＯＲ)
3（ｎ＝０〜８、Ｒ＝アルキル基）にメチルアルコール
等の有機溶媒を加え、場合によっては、ポリアルキレン
グリコール、ポリ酢酸ビニル等の有機質高分子化合物を
添加し、水（アルカリ又は酸でｐＨを調整してもよい）
を加えて加水分解し、シリカヒドロゾル（本発明におい
てはシリカゾルという）とする。このシリカゾルを静
置、昇温、ゲル化剤の添加等によってゲル化させる。そ
の後、ゲル中の液相成分を蒸発乾燥させることにより乾
燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気中で焼成す
ることにより、シリカガラスを得る。
【０００４】ここで、高純度のシリカガラスを得ようと
する場合、原料を高度に精製することが必要で、市販の
原料はそのままでは使用できない。そこで、市販の原料
を用いても高純度のシリカガラスが得られるようにする
ため、原料を混合して得たシリカゾルを予めイオン交換
樹脂で処理する方法が提案されている（特開昭５９−２
１３６３８号公報）。
する場合、原料を高度に精製することが必要で、市販の
原料はそのままでは使用できない。そこで、市販の原料
を用いても高純度のシリカガラスが得られるようにする
ため、原料を混合して得たシリカゾルを予めイオン交換
樹脂で処理する方法が提案されている（特開昭５９−２
１３６３８号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のイオン
交換樹脂で処理でする方法は、ゾルのｐＨが変化するの
でプロセス管理が非常に困難である。本発明は、市販の
原料を用いても高純度のシリカガラスが得られ、しかも
プロセス管理が容易なゾル−ゲル法によるシリカガラス
の製造法を提供することを目的とする。
交換樹脂で処理でする方法は、ゾルのｐＨが変化するの
でプロセス管理が非常に困難である。本発明は、市販の
原料を用いても高純度のシリカガラスが得られ、しかも
プロセス管理が容易なゾル−ゲル法によるシリカガラス
の製造法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは種々検討した結果、原料のシリコンア
ルコキシド、又は原料のシリコンアルコキシド及び有機
質高分子化合物を水を含まない有機溶媒に溶かし、これ
らを予め非水条件下で非水用陽イオン交換樹脂で処理し
て、不純物の金属イオン（Ｎａイオン、Ｋイオン、Ａｌ
イオン等）を除いたのちに、触媒及び水を加えて加水分
解し、これをゲル化し、乾燥したのち、焼成すると高純
度のシリカガラスが得られることを見出し、本発明を完
成した。すなわち、本発明は有機質高分子化合物の非存
在下、又は存在下に、シリコンアルコキシドを加水分解
してシリカゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲ
ルとし、焼成するシリカガラスの製造法において、加水
分解の前に非水条件下でシリコンアルコキシド、又はシ
リコンアルコキシド及び有機質高分子化合物を有機溶媒
に溶解したのち、非水用陽イオン交換樹脂で処理するこ
とを特徴とするシリカガラスの製造法に関する。
め、本発明者らは種々検討した結果、原料のシリコンア
ルコキシド、又は原料のシリコンアルコキシド及び有機
質高分子化合物を水を含まない有機溶媒に溶かし、これ
らを予め非水条件下で非水用陽イオン交換樹脂で処理し
て、不純物の金属イオン（Ｎａイオン、Ｋイオン、Ａｌ
イオン等）を除いたのちに、触媒及び水を加えて加水分
解し、これをゲル化し、乾燥したのち、焼成すると高純
度のシリカガラスが得られることを見出し、本発明を完
成した。すなわち、本発明は有機質高分子化合物の非存
在下、又は存在下に、シリコンアルコキシドを加水分解
してシリカゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲ
ルとし、焼成するシリカガラスの製造法において、加水
分解の前に非水条件下でシリコンアルコキシド、又はシ
リコンアルコキシド及び有機質高分子化合物を有機溶媒
に溶解したのち、非水用陽イオン交換樹脂で処理するこ
とを特徴とするシリカガラスの製造法に関する。
【０００７】本発明で用いる非水用陽イオン交換樹脂と
しては、水を含まない有機溶媒中でＮａイオン、Ｋイオ
ン、Ａｌイオン等の金属イオンを除去できる性能をもつ
陽イオン交換樹脂であればよい。そのようなものとして
は、例えば、「アンバーリスト」（オルガノ社製）等が
ある。非水用陽イオン交換樹脂の添加量は、原料中の金
属イオン含量により変動するが、少なくもその量の全量
を交換除去する理論量（当量）は必要である。溶媒とし
ては、メタノール、エタノール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、フルフリルアルコール、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、２
−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−
ブトキシエタノール、２−プロポキシエタノール、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムア
ミド、ジアセトンアルコール等で水を含まないものを用
いる。これらを２種以上用いてもよい。
しては、水を含まない有機溶媒中でＮａイオン、Ｋイオ
ン、Ａｌイオン等の金属イオンを除去できる性能をもつ
陽イオン交換樹脂であればよい。そのようなものとして
は、例えば、「アンバーリスト」（オルガノ社製）等が
ある。非水用陽イオン交換樹脂の添加量は、原料中の金
属イオン含量により変動するが、少なくもその量の全量
を交換除去する理論量（当量）は必要である。溶媒とし
ては、メタノール、エタノール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール、フルフリルアルコール、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、２
−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−
ブトキシエタノール、２−プロポキシエタノール、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムア
ミド、ジアセトンアルコール等で水を含まないものを用
いる。これらを２種以上用いてもよい。
【０００８】シリコンアルコキシドをメタノール等の有
機溶媒に溶かし、あるいは更に、必要に応じてこれにメ
タノール等の有機溶媒に溶かしたポリ酢酸ビニル、ポリ
アルキレングリコール等の有機質高分子化合物を加え、
これに非水用陽イオン交換樹脂を加えて適当な時間撹
拌、混合する。このとき、前記の有機溶媒に溶かしたシ
リコンアルコキシド、又はシリコンアルコキシド及び有
機質高分子化合物の溶液を非水用陽イオン交換樹脂をつ
めたカラムに通してもよい。このように処理して得られ
た液に、酸性又は塩基性触媒の水溶液を加えてよく混合
し、加水分解する。得られたシリカゾルをシャーレ等の
容器に移し、蓋をし、０〜１００℃で数分ないしは数十
日保ち、蓋を穴のあいた蓋に代えて、室温〜１５０℃で
数時間ないしは数十日保ち、乾燥ゲルとし、更に公知の
方法、例えば空気中あるいはヘリウム中で１０００〜１
４００℃に昇温して焼結させる。
機溶媒に溶かし、あるいは更に、必要に応じてこれにメ
タノール等の有機溶媒に溶かしたポリ酢酸ビニル、ポリ
アルキレングリコール等の有機質高分子化合物を加え、
これに非水用陽イオン交換樹脂を加えて適当な時間撹
拌、混合する。このとき、前記の有機溶媒に溶かしたシ
リコンアルコキシド、又はシリコンアルコキシド及び有
機質高分子化合物の溶液を非水用陽イオン交換樹脂をつ
めたカラムに通してもよい。このように処理して得られ
た液に、酸性又は塩基性触媒の水溶液を加えてよく混合
し、加水分解する。得られたシリカゾルをシャーレ等の
容器に移し、蓋をし、０〜１００℃で数分ないしは数十
日保ち、蓋を穴のあいた蓋に代えて、室温〜１５０℃で
数時間ないしは数十日保ち、乾燥ゲルとし、更に公知の
方法、例えば空気中あるいはヘリウム中で１０００〜１
４００℃に昇温して焼結させる。
【０００９】
【作用】乾燥ゲルを焼成してシリカガラスとする際に、
ガラスの一部がクリストバライトへと結晶化し、光散乱
点として観察されることがある。このクリストバライト
への結晶化は金属イオン等の不純物によって促進され
る。ガラスの焼結化前の金属イオンの除去は、ガラスの
クリストバライトへの結晶化を防ぐ。
ガラスの一部がクリストバライトへと結晶化し、光散乱
点として観察されることがある。このクリストバライト
への結晶化は金属イオン等の不純物によって促進され
る。ガラスの焼結化前の金属イオンの除去は、ガラスの
クリストバライトへの結晶化を防ぐ。
【００１０】
【実施例】Ｎａ含有量が０．０５ｐｐｍのメチルアルコ
ール、同０．１ｐｐｍのポリ酢酸ビニル、同２ｐｐｍの
テトラメトキシシランの部分重縮合物をそれぞれ８５重
量部、５重量部及び１００重量部とり、これらを混合
し、得られた混合溶液を非水用陽イオン交換樹脂「アン
バーリスト１５」（オルガノ社製）５００ｍｌを充填し
たポリフッ化エチレン製カラム（内径６５ｍｍ、長さ２
００ｍｍ）に毎分約１５０ｍｌの速さで通した。通過液
のＮａ含有量は０．０１ｐｐｍであった。この液に４０
ｍＭのコリン水溶液を４０重量部加えて混合し、ゾルと
し、これをガラス製シャーレに入れ、ゲル化し、６０℃
で乾燥し、乾燥ゲルを作製した。乾燥ゲルを空気中で８
００℃まで昇温し、次いでヘリウム中で１４５０℃まで
昇温し、シリカガラスを得た。得られたシリカガラス中
には、ガラスの結晶化により生成する光散乱点は観察さ
れなかった。比較として、非水用陽イオン交換樹脂「ア
ンバーリスト１５」の処理を行わない以外は同様に操作
してシリカガラスを調製した。このシリカガラス中に
は、ガラスの結晶化により生成した光散乱点が多数観察
された。
ール、同０．１ｐｐｍのポリ酢酸ビニル、同２ｐｐｍの
テトラメトキシシランの部分重縮合物をそれぞれ８５重
量部、５重量部及び１００重量部とり、これらを混合
し、得られた混合溶液を非水用陽イオン交換樹脂「アン
バーリスト１５」（オルガノ社製）５００ｍｌを充填し
たポリフッ化エチレン製カラム（内径６５ｍｍ、長さ２
００ｍｍ）に毎分約１５０ｍｌの速さで通した。通過液
のＮａ含有量は０．０１ｐｐｍであった。この液に４０
ｍＭのコリン水溶液を４０重量部加えて混合し、ゾルと
し、これをガラス製シャーレに入れ、ゲル化し、６０℃
で乾燥し、乾燥ゲルを作製した。乾燥ゲルを空気中で８
００℃まで昇温し、次いでヘリウム中で１４５０℃まで
昇温し、シリカガラスを得た。得られたシリカガラス中
には、ガラスの結晶化により生成する光散乱点は観察さ
れなかった。比較として、非水用陽イオン交換樹脂「ア
ンバーリスト１５」の処理を行わない以外は同様に操作
してシリカガラスを調製した。このシリカガラス中に
は、ガラスの結晶化により生成した光散乱点が多数観察
された。
【００１１】
【発明の効果】本発明により、光散乱点のないシリカガ
ラスを低コストかつ容易に製造できる。また、有色金属
イオンの除去にも有効なので、シリカガラスの光透過率
を上げる効果もある。
ラスを低コストかつ容易に製造できる。また、有色金属
イオンの除去にも有効なので、シリカガラスの光透過率
を上げる効果もある。
Claims (1)
- 【請求項１】有機質高分子化合物の非存在下、又は存在
下に、シリコンアルコキシドを加水分解してシリカゾル
とし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルとし、焼成す
るシリカガラスの製造法において、加水分解の前に非水
条件下でシリコンアルコキシド、又はシリコンアルコキ
シド及び有機質高分子化合物を有機溶媒に溶解したの
ち、非水用陽イオン交換樹脂で処理することを特徴とす
るシリカガラスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531891A JP2600501B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | シリカガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP531891A JP2600501B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | シリカガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240124A JPH04240124A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2600501B2 true JP2600501B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=11607910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP531891A Expired - Lifetime JP2600501B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | シリカガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600501B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP531891A patent/JP2600501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04240124A (ja) | 1992-08-27 |
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