JP3170016B2 - 高純度結晶質シリカの製造方法 - Google Patents
高純度結晶質シリカの製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度でシラノ−ル基
含有量の少ない合成結晶質シリカの製造方法に関する。
含有量の少ない合成結晶質シリカの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融法による石英ガラスの原料として
は、従来より天然の水晶粉が用いられてきたが、近年に
なってこの石英ガラスが電子部品等の材料として使用さ
れるようになり、より高純度の石英ガラスを得る必要か
ら、その原料として高純度の合成シリカ粉の使用が検討
されている。
は、従来より天然の水晶粉が用いられてきたが、近年に
なってこの石英ガラスが電子部品等の材料として使用さ
れるようになり、より高純度の石英ガラスを得る必要か
ら、その原料として高純度の合成シリカ粉の使用が検討
されている。
【０００３】しかしながら、合成シリカは一般的に非晶
質であり、数百ｐｐｍ以上のシラノ−ル基を含むため
に、天然の水晶粉に比較して溶融して得られる石英ガラ
ス製品の高温粘性が低いと言う欠点を有する。
質であり、数百ｐｐｍ以上のシラノ−ル基を含むため
に、天然の水晶粉に比較して溶融して得られる石英ガラ
ス製品の高温粘性が低いと言う欠点を有する。
【０００４】この欠点を解決する方法として、すでに本
発明者らは、高純度合成シリカ中のシラノ−ル基含有量
を低減させる方法として、非晶質シリカを結晶化させる
ことにより効率的にシラノ−ル基を低減させる方法を提
案している（特願平２−４１８，０１３号）。
発明者らは、高純度合成シリカ中のシラノ−ル基含有量
を低減させる方法として、非晶質シリカを結晶化させる
ことにより効率的にシラノ−ル基を低減させる方法を提
案している（特願平２−４１８，０１３号）。
【０００５】非晶質シリカを結晶化させる具体的手段と
して、たとえば、特開平３−８，７０８号公報には、非
晶質シリカ微粒子を造粒したものを、クリストバライト
結晶粒子と混合した後、加熱して粒子状のクリストバラ
イト結晶粒子に焼結せしめる方法が提案されている。こ
の方法によれば、非晶質シリカを結晶化させることがで
きるが、非晶質シリカ微粒子を造粒した後に結晶質シリ
カと混合するために、非晶質微粒シリカの造粒粒子と結
晶質シリカの接触がル−ズで接触面積も少なく、結晶粒
子混合の効果が少ない。したがって、非晶質シリカ微粒
子の造粒粒子間の焼結によるネッキングが比較的発生し
にくい１，２００℃以下の温度で効率よく結晶化するた
めには、結晶質シリカの混合割合を５０重量％以上必要
とする。結晶質シリカの混合割合が少ないと、高温で長
時間の加熱を必要とし、生産効率的に問題がある。
して、たとえば、特開平３−８，７０８号公報には、非
晶質シリカ微粒子を造粒したものを、クリストバライト
結晶粒子と混合した後、加熱して粒子状のクリストバラ
イト結晶粒子に焼結せしめる方法が提案されている。こ
の方法によれば、非晶質シリカを結晶化させることがで
きるが、非晶質シリカ微粒子を造粒した後に結晶質シリ
カと混合するために、非晶質微粒シリカの造粒粒子と結
晶質シリカの接触がル−ズで接触面積も少なく、結晶粒
子混合の効果が少ない。したがって、非晶質シリカ微粒
子の造粒粒子間の焼結によるネッキングが比較的発生し
にくい１，２００℃以下の温度で効率よく結晶化するた
めには、結晶質シリカの混合割合を５０重量％以上必要
とする。結晶質シリカの混合割合が少ないと、高温で長
時間の加熱を必要とし、生産効率的に問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
結晶質シリカの混合割合が０．０１重量％以上で非晶質
シリカを効率的に結晶化する高純度結晶質シリカの製造
方法を提供することを目的とする。
結晶質シリカの混合割合が０．０１重量％以上で非晶質
シリカを効率的に結晶化する高純度結晶質シリカの製造
方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、非晶
質シリカの微粒子と結晶質シリカの微粒子とを混合した
のち造粒したものを加熱して、粒子状の結晶質シリカに
焼結せしめることを特徴とする結晶質シリカ粒子の製造
方法である。
質シリカの微粒子と結晶質シリカの微粒子とを混合した
のち造粒したものを加熱して、粒子状の結晶質シリカに
焼結せしめることを特徴とする結晶質シリカ粒子の製造
方法である。
【０００８】非晶質シリカ微粒子を造粒したものを、ク
リストバライト結晶粒子と混合した後、加熱して粒子状
のクリストバライト結晶粒子に焼結せしめる従来の方法
では、非晶質造粒体の周囲で結晶シリカと接触し、その
接触点から結晶が成長するために、非晶質造粒体が完全
に結晶化されるためには、少なくとも非晶質造粒体の半
径に相当するだけの結晶成長を必要とする。
リストバライト結晶粒子と混合した後、加熱して粒子状
のクリストバライト結晶粒子に焼結せしめる従来の方法
では、非晶質造粒体の周囲で結晶シリカと接触し、その
接触点から結晶が成長するために、非晶質造粒体が完全
に結晶化されるためには、少なくとも非晶質造粒体の半
径に相当するだけの結晶成長を必要とする。
【０００９】しかし、本発明のように非晶質シリカ微粒
子を凝集粒子に造粒する前に、結晶質シリカ微粒子と予
め均一に混合した後に混合微粒子を凝集粒子に造粒すれ
ば、造粒体中に微細な結晶粒子を内包させることができ
る。したがって、造粒体が完全に結晶化されるのに必要
な結晶成長距離は非晶質造粒体の半径以下となり、結晶
成長に必要な加熱時間が大幅に短縮され、結晶化が非常
に効率的に行えるものと考えられる。しかも、結晶質シ
リカの添加量が少量でよいので、生産効率的にも有利で
ある。結晶質シリカの粒子径をさらに小さくすれば、さ
らに添加量を低減せしめることが可能である。
子を凝集粒子に造粒する前に、結晶質シリカ微粒子と予
め均一に混合した後に混合微粒子を凝集粒子に造粒すれ
ば、造粒体中に微細な結晶粒子を内包させることができ
る。したがって、造粒体が完全に結晶化されるのに必要
な結晶成長距離は非晶質造粒体の半径以下となり、結晶
成長に必要な加熱時間が大幅に短縮され、結晶化が非常
に効率的に行えるものと考えられる。しかも、結晶質シ
リカの添加量が少量でよいので、生産効率的にも有利で
ある。結晶質シリカの粒子径をさらに小さくすれば、さ
らに添加量を低減せしめることが可能である。
【００１０】以下、本発明の高純度結晶質シリカの製造
方法について、具体的に説明する。本発明において使用
できる結晶核となる結晶質シリカ微粉としては、水晶、
クリストバライト、トリジマイト等、結晶質のシリカで
あれば特に制限はない。使用量は、結晶質シリカ微粉の
粒子径を小さくすることにより、減少することが可能で
あるが、実質的に０．０１重量％以上であることが好ま
しい。これより少ないと結晶化が実質的に充分に進まな
い。
方法について、具体的に説明する。本発明において使用
できる結晶核となる結晶質シリカ微粉としては、水晶、
クリストバライト、トリジマイト等、結晶質のシリカで
あれば特に制限はない。使用量は、結晶質シリカ微粉の
粒子径を小さくすることにより、減少することが可能で
あるが、実質的に０．０１重量％以上であることが好ま
しい。これより少ないと結晶化が実質的に充分に進まな
い。
【００１１】本発明において使用できる非晶質シリカ微
粉としては、珪酸ソ−ダ法による湿式合成シリカや、四
塩化珪素を原料とする気相合成シリカ等、高純度の合成
シリカ微粉であればよいが、粒子径が１μｍ以下のもの
で、焼結性に優れたものが好ましい。
粉としては、珪酸ソ−ダ法による湿式合成シリカや、四
塩化珪素を原料とする気相合成シリカ等、高純度の合成
シリカ微粉であればよいが、粒子径が１μｍ以下のもの
で、焼結性に優れたものが好ましい。
【００１２】非晶質シリカ微粉と結晶質シリカ微粉の混
合方法としては、純水中に分散させて、湿式混合する方
法が好ましい。
合方法としては、純水中に分散させて、湿式混合する方
法が好ましい。
【００１３】また、凝集粒子に造粒する方法は任意であ
るが、例えば、スプレ−ドライ法を用いると、湿式混合
したスラリ−を直接造粒乾燥することができ、しかも造
粒粒子径をコントロ−ルすることも可能である。
るが、例えば、スプレ−ドライ法を用いると、湿式混合
したスラリ−を直接造粒乾燥することができ、しかも造
粒粒子径をコントロ−ルすることも可能である。
【００１４】このようにして非晶質シリカの微粒子と結
晶質シリカの微粒子とを混合した後造粒したものを加熱
することにより、焼結、結晶化が起こり、添加した結晶
の種類にかかわらず、クリストバライトが得られるが、
焼成温度としては、１，１００℃以上が望ましい。この
温度以下であると、結晶化速度が遅く、実用的ではな
い。
晶質シリカの微粒子とを混合した後造粒したものを加熱
することにより、焼結、結晶化が起こり、添加した結晶
の種類にかかわらず、クリストバライトが得られるが、
焼成温度としては、１，１００℃以上が望ましい。この
温度以下であると、結晶化速度が遅く、実用的ではな
い。
【００１５】このとき、加熱による結晶化を、水分含有
量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下の乾燥
ガス気流中で行うことにより、シラノール基をさらに低
減することができる。
量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下の乾燥
ガス気流中で行うことにより、シラノール基をさらに低
減することができる。
【００１６】この様にして得られた合成結晶シリカは、
高純度でしかもシラノ−ル基含有量が天然の水晶と同等
であり、溶融石英原料として望まれる特性を有するもの
である。
高純度でしかもシラノ−ル基含有量が天然の水晶と同等
であり、溶融石英原料として望まれる特性を有するもの
である。
【００１７】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を詳細に説明する。 実施例１ メノウ製ボ−ルミルで平均粒径３μｍに粉砕したクリス
トバライト１重量部とヒュ−ムドシリカ１００重量部と
を、純水２００重量部中で混合した後、スプレ−ドライ
法により乾燥を行い、平均粒径２００μｍの内部にクリ
ストバライトの結晶核を有する非晶質シリカ造粒粒子を
得た。
を詳細に説明する。 実施例１ メノウ製ボ−ルミルで平均粒径３μｍに粉砕したクリス
トバライト１重量部とヒュ−ムドシリカ１００重量部と
を、純水２００重量部中で混合した後、スプレ−ドライ
法により乾燥を行い、平均粒径２００μｍの内部にクリ
ストバライトの結晶核を有する非晶質シリカ造粒粒子を
得た。
【００１８】このようにして得られた造粒粒子を１，３
００℃で１０時間加熱焼成することにより非晶質相をク
リストバライト相に焼結、結晶化することができた。得
られたクリストバライトのＯＨ基含有量及び結晶化度を
表１に示す。
００℃で１０時間加熱焼成することにより非晶質相をク
リストバライト相に焼結、結晶化することができた。得
られたクリストバライトのＯＨ基含有量及び結晶化度を
表１に示す。
【００１９】なお、ＯＨ基含有量はＦＴ−ＩＲで３，６
６０ｃｍ-1付近のＩＲ吸収を測定することによりＬａｍ
ｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則から計算した。また、結晶化
度は粉末Ｘ線回折法により、２θが２０度付近の最大ピ
−クの相対面積から求めた。標準資料として、真比重が
２．３３のものを結晶化度１００％のクリストバライト
として用いた。
６０ｃｍ-1付近のＩＲ吸収を測定することによりＬａｍ
ｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則から計算した。また、結晶化
度は粉末Ｘ線回折法により、２θが２０度付近の最大ピ
−クの相対面積から求めた。標準資料として、真比重が
２．３３のものを結晶化度１００％のクリストバライト
として用いた。
【００２０】実施例２ 実施例１と同様にして、平均粒径が１μｍのクリストバ
ライトとヒュ−ムドシリカの混合割合が１：１，０００
の平均粒径が２００μｍの造粒粒子を得た。これを、
１，３００℃で１０時間加熱することにより非晶質相を
クリストバライト相に焼結、結晶化することができた。
得られたクリストバライトのＯＨ含有量と結晶化度を表
１に示す。
ライトとヒュ−ムドシリカの混合割合が１：１，０００
の平均粒径が２００μｍの造粒粒子を得た。これを、
１，３００℃で１０時間加熱することにより非晶質相を
クリストバライト相に焼結、結晶化することができた。
得られたクリストバライトのＯＨ含有量と結晶化度を表
１に示す。
【００２１】実施例３ 結晶化のための加熱を水分含有量が１０ｐｐｍの乾燥ガ
スを石英管を通して匣鉢内に吹き込みながら行う以外
は、実施例２と同様にして、クリストバライト粒子を得
た。得られたクリストバライトのＯＨ含有量と結晶化度
を表１に示す。実施例２と同じ結晶化度でも、ＯＨ基量
は、さらに減少している。
スを石英管を通して匣鉢内に吹き込みながら行う以外
は、実施例２と同様にして、クリストバライト粒子を得
た。得られたクリストバライトのＯＨ含有量と結晶化度
を表１に示す。実施例２と同じ結晶化度でも、ＯＨ基量
は、さらに減少している。
【００２２】比較例１ ヒュ−ムドシリカ１００重量部を２００重量部の純水と
混合したものを、スプレ−ドライ法により乾燥を行い、
平均粒径が２００μｍの非晶質シリカ造粒粒子を得た。
これを、１，３００℃で１０時間加熱焼成し焼結した
が、結晶相は得られなかった。得られた非晶質焼結体の
ＯＨ基含有量と結晶化度を表１に示す。
混合したものを、スプレ−ドライ法により乾燥を行い、
平均粒径が２００μｍの非晶質シリカ造粒粒子を得た。
これを、１，３００℃で１０時間加熱焼成し焼結した
が、結晶相は得られなかった。得られた非晶質焼結体の
ＯＨ基含有量と結晶化度を表１に示す。
【００２３】比較例２ 比較例１と同様にして得られた非晶質シリカ造粒粒子１
００重量部と、メノウ製ボ−ルミルを用いて平均粒径３
μｍに粉砕したクリストバライト５重量部とをＶ形混合
機を用いて１時間混合したものを、１，３００℃で１０
時間加熱焼成し、非晶質相を結晶化した。得られたクリ
ストバライトのＯＨ基含有量と結晶化度を表１に示す。
００重量部と、メノウ製ボ−ルミルを用いて平均粒径３
μｍに粉砕したクリストバライト５重量部とをＶ形混合
機を用いて１時間混合したものを、１，３００℃で１０
時間加熱焼成し、非晶質相を結晶化した。得られたクリ
ストバライトのＯＨ基含有量と結晶化度を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】本発明方法によれば、高純度でシラノ−
ル基含有量が少ない結晶質シリカが得られる。この様な
シリカは、高純度、高耐熱性石英ガラス製品の原料とし
て特に有用である。
ル基含有量が少ない結晶質シリカが得られる。この様な
シリカは、高純度、高耐熱性石英ガラス製品の原料とし
て特に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 33/12 - 33/193 C03B 20/00
Claims (3)
- 【請求項１】 非晶質シリカの微粒子と結晶質シリカの
微粒子とを混合したのち造粒したものを加熱して、粒子
状の結晶質シリカに焼結せしめることを特徴とする結晶
質シリカ粒子の製造方法。 - 【請求項２】 結晶質シリカ微粒子の粒子径が１０μｍ
以下であり、かつ、添加混合量が非晶質シリカ微粒子に
対して０．０１重量％以上であることを特徴とする請求
項１記載の結晶質シリカ粒子の製造方法。 - 【請求項３】 加熱による結晶化を、水分含有量が２０
ｐｐｍ以下の乾燥ガス気流中で行うことを特徴とする請
求項１記載の結晶質シリカの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34978891A JP3170016B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高純度結晶質シリカの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34978891A JP3170016B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高純度結晶質シリカの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163013A JPH05163013A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3170016B2 true JP3170016B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=18406121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34978891A Expired - Fee Related JP3170016B2 (ja) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | 高純度結晶質シリカの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170016B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100230457B1 (ko) * | 1997-10-02 | 1999-11-15 | 윤종용 | 실리카 글래스 조성물 및 이를 이용한 실리카 글래스 제조방법 |
| DE10163179A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Degussa | Granulate auf Basis von pyrogen hergestelltem Siliziumdioxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
| JP4792575B2 (ja) * | 2005-11-04 | 2011-10-12 | 国立大学法人 香川大学 | 撥水性ガラス板とその製造方法及びそれを用いた乗り物またはガラス窓 |
| CN113307275B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-08-05 | 武汉大学 | 一种高纯结晶二氧化硅颗粒的制备方法 |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP34978891A patent/JP3170016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05163013A (ja) | 1993-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010213 |
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