JP3420251B2 - ゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方法 - Google Patents
ゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の属する技術分野
本発明はゾル・ゲル法に関し、特に、ゾル・ゲル法を
用いて高純度、高密度のシリカを含有するシリカガラス
チューブを製造する方法に関する。
用いて高純度、高密度のシリカを含有するシリカガラス
チューブを製造する方法に関する。
従来の技術
一般に、高シリカ含有率のガラスの製造方法としては
D.W.Johnsonなどによる米国特許第4,419,115号（Fabric
ation of Sintered High−Silica Glass）に開示された
単一及び二重分散工程と、D.W.Johnsonなどによる米国
特許第4,605,428号（Sintered High−Silica Glass And
Articles Comprising Same）に開示された工程のよう
な各種の方法が提案されている。高シリカ含有率の方法
にはF.Kirkbirなどによる米国特許第5,254,508号（Sol
−gel Process For Forming A Germania−doped Silica
Glass Rod）に提案された光ファイバの製造に用いられ
るガラス棒の製造法及びゾル・ゲル法を用いた光ファイ
バ製造時に用いられるに二次クラッディングチューブ
（secondary cladding tubes）の製造法が含まれる。シ
リカフューム（fume）粉末のみを用いることにより得ら
れるシリカガラスは粒子間の空隙が非常に微細で乾燥時
に亀裂が発生するため、常用化は困難である。ゾル・ゲ
ル法は他の工程に比べて低コストでガラスを製造するこ
とができるが、N.Matsuoなどによる米国特許第4,580,04
6号（Method Of Preparing Preforms For Optical Fibe
rs）からわかるように光ファイバ製品として十分に使用
可能なサイズを提供することが難しい。
D.W.Johnsonなどによる米国特許第4,419,115号（Fabric
ation of Sintered High−Silica Glass）に開示された
単一及び二重分散工程と、D.W.Johnsonなどによる米国
特許第4,605,428号（Sintered High−Silica Glass And
Articles Comprising Same）に開示された工程のよう
な各種の方法が提案されている。高シリカ含有率の方法
にはF.Kirkbirなどによる米国特許第5,254,508号（Sol
−gel Process For Forming A Germania−doped Silica
Glass Rod）に提案された光ファイバの製造に用いられ
るガラス棒の製造法及びゾル・ゲル法を用いた光ファイ
バ製造時に用いられるに二次クラッディングチューブ
（secondary cladding tubes）の製造法が含まれる。シ
リカフューム（fume）粉末のみを用いることにより得ら
れるシリカガラスは粒子間の空隙が非常に微細で乾燥時
に亀裂が発生するため、常用化は困難である。ゾル・ゲ
ル法は他の工程に比べて低コストでガラスを製造するこ
とができるが、N.Matsuoなどによる米国特許第4,580,04
6号（Method Of Preparing Preforms For Optical Fibe
rs）からわかるように光ファイバ製品として十分に使用
可能なサイズを提供することが難しい。
シリコンアルコキシドを用いたゾル・ゲル法は混合物
の選択において流動性を許容し、科学的な純度を確保し
て均一かつ透明なガラスを製造することができる。しか
しながら、このようなガラスは収縮率が非常に高く（60
％以上）、光ファイバ製造用の長線二次クラッディング
チューブ（90cm以上）のようなガラスを製造するのには
不適である。
の選択において流動性を許容し、科学的な純度を確保し
て均一かつ透明なガラスを製造することができる。しか
しながら、このようなガラスは収縮率が非常に高く（60
％以上）、光ファイバ製造用の長線二次クラッディング
チューブ（90cm以上）のようなガラスを製造するのには
不適である。
従来の技術によるシリカフューム粒子を用いてシリカ
ガラスチューブを製造する方法では、亀裂を防止するた
めにシリカフューム微細粒子を水に分散して一次ゾルを
形成する。次いで一次ゾルをゲル化及び乾燥させる。そ
の後、一次ゲルを粉砕及び分類してシリカ粉末を製造
し、これを熱処理して水に分散させることにより二次ゾ
ルを形成する。そして二次ゾルを二次ゲル化、乾燥及び
焼結処理する。しかしながら、このような従来の製造方
法ではシリカフュームを分散、ゲル化、乾燥、粉末化及
び熱処理した後、再分散、二次ゲル化、乾燥及び焼結し
てシリカガラスチューブを製造するため、粉末間の充填
度が急激に低下するのみならず、乾燥時の収縮率を低減
することが困難となる。一次ゲルから得られたシリカ粉
末を水に再分散させる工程は、例えば、A.J.Bruceなど
による米国特許第5,250,096号（Sol−gel Method Of Ma
king Multicomponent Glass）にその技術が開示されて
いる。また、Bruceによる米国特許第5,250,096号に開示
されているように、このような工程により製造されたガ
ラスについては、その後さらに処理が必要となる。
ガラスチューブを製造する方法では、亀裂を防止するた
めにシリカフューム微細粒子を水に分散して一次ゾルを
形成する。次いで一次ゾルをゲル化及び乾燥させる。そ
の後、一次ゲルを粉砕及び分類してシリカ粉末を製造
し、これを熱処理して水に分散させることにより二次ゾ
ルを形成する。そして二次ゾルを二次ゲル化、乾燥及び
焼結処理する。しかしながら、このような従来の製造方
法ではシリカフュームを分散、ゲル化、乾燥、粉末化及
び熱処理した後、再分散、二次ゲル化、乾燥及び焼結し
てシリカガラスチューブを製造するため、粉末間の充填
度が急激に低下するのみならず、乾燥時の収縮率を低減
することが困難となる。一次ゲルから得られたシリカ粉
末を水に再分散させる工程は、例えば、A.J.Bruceなど
による米国特許第5,250,096号（Sol−gel Method Of Ma
king Multicomponent Glass）にその技術が開示されて
いる。また、Bruceによる米国特許第5,250,096号に開示
されているように、このような工程により製造されたガ
ラスについては、その後さらに処理が必要となる。
発明の概要
本発明の目的は改良したシリカガラス製造方法を提供
することにある。また、長線ガラスを製造するための製
造方法を提供することをも目的とする。さらに、シリカ
ガラス製造時における収縮を最小化することのできるゾ
ル・ゲル法を提供することを目的とする。
することにある。また、長線ガラスを製造するための製
造方法を提供することをも目的とする。さらに、シリカ
ガラス製造時における収縮を最小化することのできるゾ
ル・ゲル法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は高密度、高純度のシリカガ
ラス製造方法において、元シリカフューム粉末を使用す
る方法を提供することにある。かつ、二次ソルの形成工
程時における元シリカフューム粉末を添加し高密度、高
純度のシリカガラスを製造する方法を提供することも目
的とする。
ラス製造方法において、元シリカフューム粉末を使用す
る方法を提供することにある。かつ、二次ソルの形成工
程時における元シリカフューム粉末を添加し高密度、高
純度のシリカガラスを製造する方法を提供することも目
的とする。
さらに、本発明は二次ゾルの形成工程時に、元シリカ
フューム粉末を添加した後、二次ゲル化工程を行うこと
により高密度、高純度のシリカガラスを製造する方法を
提供することを目的とする。また、シリカ粒子間の空隙
を広げて充填度を向上させ、乾燥シリカゲルチューブの
亀裂を最小化することのできる高純度シリカガラスを製
造する方法を提供するこをも目的とする。
フューム粉末を添加した後、二次ゲル化工程を行うこと
により高密度、高純度のシリカガラスを製造する方法を
提供することを目的とする。また、シリカ粒子間の空隙
を広げて充填度を向上させ、乾燥シリカゲルチューブの
亀裂を最小化することのできる高純度シリカガラスを製
造する方法を提供するこをも目的とする。
以上の目的は本発明によるゾル・ゲル法を用いる高純
度シリカガラス製造技術により達成される。約100重量
部の発煙シリカフューム粉末を100〜300重量部の消イオ
ン水（deionized water）と混合して一次ゾルを形成す
る。この一次ゾルをゲル化、乾燥、粉末化及び熱処理す
る。その後、熱処理された一次ゾルを100〜200重量部の
消イオン水及び20〜50重量部の熱処理されていない元シ
リカフューム粉末と混合して二次ゾルを形成する。そし
て、二次ゾルをゲル化、乾燥及び焼結処理して高純度シ
リカガラスを製造する。
度シリカガラス製造技術により達成される。約100重量
部の発煙シリカフューム粉末を100〜300重量部の消イオ
ン水（deionized water）と混合して一次ゾルを形成す
る。この一次ゾルをゲル化、乾燥、粉末化及び熱処理す
る。その後、熱処理された一次ゾルを100〜200重量部の
消イオン水及び20〜50重量部の熱処理されていない元シ
リカフューム粉末と混合して二次ゾルを形成する。そし
て、二次ゾルをゲル化、乾燥及び焼結処理して高純度シ
リカガラスを製造する。
図面の簡単な説明
図１は従来の技術によるゾル・ゲル法を用いるシリカ
ガラスの製造工程を示すフローチャートである。
ガラスの製造工程を示すフローチャートである。
図２は本発明のゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガ
ラスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
ラスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
図３は本発明の製法による高純度シリカガラスの遠赤
外線スペクトル（Far Infraredspectra）を示したグラ
フである。
外線スペクトル（Far Infraredspectra）を示したグラ
フである。
図４は本発明のゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガ
ラスの製造工程の他の例を示すフローチャートである。
ラスの製造工程の他の例を示すフローチャートである。
最良の実施形態に対する詳細な説明
図１にシリカフューム粒子からシリカガラスチューブ
を製造する従来の製造方法を示す。従来の製造方法で
は、まず、消イオン水（Deionized Water）20に微細シ
リカフューム粒子（Fumed Silica）10を混合して一次ゾ
ルを形成し、亀裂を防止するために分散30（例えば、一
次溶液に分散させる）（1ST Mixing and Dispersion（1
ST Sol Formation））させる。ここでゾルとは、液体コ
ロイド溶液に固形粒子（例えば、シリカフューム粉末）
が分散したような流動性のコロイド系に属するのに対
し、ゲルは、ゾルよりも多少硬質の系に属し、ゾルを各
種の方法で凝固することにより形成される固形形態のコ
ロイドである。一次ゾルをゲル化及び乾燥させる（ステ
ップ32（1ST Gelation）,34（1ST Gel Drying））。乾
燥された一次ゾルを粉砕及び分類してシリカ粉末を得る
（ステップ36（Grinding and Classification of 1ST G
el））。その後、おのシリカ粉末を熱処理して二次ゾル
を形成した後（ステップ38（Thermal Treatment of Cla
ssified Powder））、熱処理されたシリカ粉末を消イオ
ン水42（Deionized Water）に再分散させる（ステップ4
0（2ND Mixing and Dispersion（2ND Sol Formatio
n））。二次ゾルを二次ゲル化及び乾燥させ（ステップ4
4（2ND Gelation）,46（Second Gel Drying））、その
後、ゲルを焼結して（ステップ48（Sintering））シリ
カガラスを製造する（ステップ50（Silica Glass））。
このような工程は粉末の充填率を際立って減少させ得る
が、シリカガラスチューブはガラスを分散、ゲル化、乾
燥、粉末化及び熱処理した後、再分散、二次ゲル化、乾
燥及び焼結する初期工程段階を単純に繰り返すことによ
り製造させるため、乾燥時の収縮率を低下させるには限
界がある。
を製造する従来の製造方法を示す。従来の製造方法で
は、まず、消イオン水（Deionized Water）20に微細シ
リカフューム粒子（Fumed Silica）10を混合して一次ゾ
ルを形成し、亀裂を防止するために分散30（例えば、一
次溶液に分散させる）（1ST Mixing and Dispersion（1
ST Sol Formation））させる。ここでゾルとは、液体コ
ロイド溶液に固形粒子（例えば、シリカフューム粉末）
が分散したような流動性のコロイド系に属するのに対
し、ゲルは、ゾルよりも多少硬質の系に属し、ゾルを各
種の方法で凝固することにより形成される固形形態のコ
ロイドである。一次ゾルをゲル化及び乾燥させる（ステ
ップ32（1ST Gelation）,34（1ST Gel Drying））。乾
燥された一次ゾルを粉砕及び分類してシリカ粉末を得る
（ステップ36（Grinding and Classification of 1ST G
el））。その後、おのシリカ粉末を熱処理して二次ゾル
を形成した後（ステップ38（Thermal Treatment of Cla
ssified Powder））、熱処理されたシリカ粉末を消イオ
ン水42（Deionized Water）に再分散させる（ステップ4
0（2ND Mixing and Dispersion（2ND Sol Formatio
n））。二次ゾルを二次ゲル化及び乾燥させ（ステップ4
4（2ND Gelation）,46（Second Gel Drying））、その
後、ゲルを焼結して（ステップ48（Sintering））シリ
カガラスを製造する（ステップ50（Silica Glass））。
このような工程は粉末の充填率を際立って減少させ得る
が、シリカガラスチューブはガラスを分散、ゲル化、乾
燥、粉末化及び熱処理した後、再分散、二次ゲル化、乾
燥及び焼結する初期工程段階を単純に繰り返すことによ
り製造させるため、乾燥時の収縮率を低下させるには限
界がある。
図２に本発明の高純度シリカガラス製造方法の一例を
示す。これによると、高純度シリカを含有させることが
可能となる。望ましくは、７〜40nm（nanometer）のシ
リカフューム粉末50（Fumed Silica Powder）を1:1〜1:
3の重量比を有する蒸留消イオン水52（Deionized Wate
r）と混合し（ステップ54（1ST Mixing and Dispersio
n）（1ST Sol Formation）））、その後、ボールミルを
用いて一次均質混合ゾルを形成する（ステップ56（Mixt
ure in Ball Mill））。高純度シリカガラスは少なくと
も85モル％のシリコンオキサイド（Sio2）として定義さ
れる。一次ゾルをゲル化した後（ステップ58（1ST Gela
tion））、所定の時間乾燥させ（ステップ60（1ST Gel
Drying））、乾燥された一次ゲルを粉砕及び分類して粉
末化する（ステップ62（Grinding and Classification
of 1ST Gel））。その後、粉末粒子を約600℃又はそれ
以上の温度で約0.5〜４時間かけて熱処理し、凝集によ
り成長させる（ステップ64（Thermal Treatment of Cla
ssified Powder））。ステップ64で生成された成長粒子
を一次ゾルと同一の方法で再分散して二次ゾルを形成す
る。二次ゾルの形成時に熱処理されたシリカ粉末（ステ
ップ64）の重量に基づいて、20〜50重量％の元のシリカ
フューム粉末50を添加してステップ64で生成された成長
粉末と混合した後、成長粒子間の空隙を充填させる（ス
テップ70（2nd Mixing and Dispersion（2nd Sol Forma
tion）））。この場合、亀裂を防止するため混合物にポ
リビニールアルコールのような水溶性有機化合物72（Aq
ueous Organic Compound）を適当量添加することが望ま
しい。その後、二次ゾルを所望の形態（チューブ状）の
金型に注入してゲル化した後（ステップ76（2nd Gelati
on））、所定の時間乾燥させる（ステップ78（Second G
el Drying））。乾燥ゲルに残存する水分（及び水酸
基）を600℃〜1100℃の温度範囲で乾燥ゲルマトリック
スの塩素化合、すなわち、マトリックスを塩素ガスに露
出させることにより取り除き、残存する塩素をヘリウム
ガスを用いて取り除く。その後、1350℃〜ガラス溶融点
の温度範囲で乾燥された二次ゾルを焼結して（ステップ
80（Sintering））高純度シリカガラスを製造する（ス
テップ90（High Purity Silica Glass））。
示す。これによると、高純度シリカを含有させることが
可能となる。望ましくは、７〜40nm（nanometer）のシ
リカフューム粉末50（Fumed Silica Powder）を1:1〜1:
3の重量比を有する蒸留消イオン水52（Deionized Wate
r）と混合し（ステップ54（1ST Mixing and Dispersio
n）（1ST Sol Formation）））、その後、ボールミルを
用いて一次均質混合ゾルを形成する（ステップ56（Mixt
ure in Ball Mill））。高純度シリカガラスは少なくと
も85モル％のシリコンオキサイド（Sio2）として定義さ
れる。一次ゾルをゲル化した後（ステップ58（1ST Gela
tion））、所定の時間乾燥させ（ステップ60（1ST Gel
Drying））、乾燥された一次ゲルを粉砕及び分類して粉
末化する（ステップ62（Grinding and Classification
of 1ST Gel））。その後、粉末粒子を約600℃又はそれ
以上の温度で約0.5〜４時間かけて熱処理し、凝集によ
り成長させる（ステップ64（Thermal Treatment of Cla
ssified Powder））。ステップ64で生成された成長粒子
を一次ゾルと同一の方法で再分散して二次ゾルを形成す
る。二次ゾルの形成時に熱処理されたシリカ粉末（ステ
ップ64）の重量に基づいて、20〜50重量％の元のシリカ
フューム粉末50を添加してステップ64で生成された成長
粉末と混合した後、成長粒子間の空隙を充填させる（ス
テップ70（2nd Mixing and Dispersion（2nd Sol Forma
tion）））。この場合、亀裂を防止するため混合物にポ
リビニールアルコールのような水溶性有機化合物72（Aq
ueous Organic Compound）を適当量添加することが望ま
しい。その後、二次ゾルを所望の形態（チューブ状）の
金型に注入してゲル化した後（ステップ76（2nd Gelati
on））、所定の時間乾燥させる（ステップ78（Second G
el Drying））。乾燥ゲルに残存する水分（及び水酸
基）を600℃〜1100℃の温度範囲で乾燥ゲルマトリック
スの塩素化合、すなわち、マトリックスを塩素ガスに露
出させることにより取り除き、残存する塩素をヘリウム
ガスを用いて取り除く。その後、1350℃〜ガラス溶融点
の温度範囲で乾燥された二次ゾルを焼結して（ステップ
80（Sintering））高純度シリカガラスを製造する（ス
テップ90（High Purity Silica Glass））。
以下、上述した本発明の高純度シリカガラス製造方法
を最適数値を具体的に示しながら説明する。
を最適数値を具体的に示しながら説明する。
実施形態１
2000gのシリカフューム粉末（比表面50m2/g）を6000g
の消イオン水と混合してシリカ含有量25重量％の一次ゾ
ルを製造する。この場合、均質の一次ゾルを製造するた
めに、10mm直径を有する16kgのシリカボールを添加して
ボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混
合工程を行う。その後、一次ゾルをゲル化した後、乾燥
機で120℃の温度を24時間維持させてゲルから水分を蒸
発させる。次に、乾燥シリカを粉砕してメッシュの篩に
より分類した後、300℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉
で1100℃の温度で１時間熱処理する。その後、熱処理さ
れた粉末を1:1.2の重量比で水と混合し、15分間配合し
た後、20gのポリビニールアルコールを添加して一次ゾ
ル形成条件と同様の条件下でボールミルを用いて約24時
間混合し二次ゾルを形成する。このようにして得られた
ゾルを熱処理されていない400gのシリカフューム粉末、
400gの消イオン水及び4.8gのフッ化アンモニウムとボー
ルミルを用いて約６時間混合する。その後、このゾルを
金型に注入して約24時間ゲル化する。この金型はテフロ
ン材質で形成され、上下部からなるチューブ状の外枠及
び中心棒からなる。金型内部の成型可能サイズは内径が
35nm、外形が71nmであり、長さは1.3mである。次いで、
金型の中心棒を取り除いた後、80％の相対湿度で２〜３
日間乾燥した後、その金型を取り除く。その後、チュー
ブ状のゲルを80％の相対湿度で10日間乾燥する。次に、
チューブ状のゲルを30℃で約24時間、40℃で約24時間、
50℃で約24時間乾燥する。その後、乾燥ゲルに残存する
水分と有機物とを100℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉
で900℃の温度で約５時間加熱して取り除く。その後、
熱処理された乾燥ゲルをヘリウム、塩素ガス雰囲気の炉
で分類することにより、高純度シリカガラスチューブが
製造される。この場合、消ヒドロキシル化（dehydroxyl
ation）は600〜1100℃の温度で約５時間、分類化は1400
℃の温度で１時間行われる。
の消イオン水と混合してシリカ含有量25重量％の一次ゾ
ルを製造する。この場合、均質の一次ゾルを製造するた
めに、10mm直径を有する16kgのシリカボールを添加して
ボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混
合工程を行う。その後、一次ゾルをゲル化した後、乾燥
機で120℃の温度を24時間維持させてゲルから水分を蒸
発させる。次に、乾燥シリカを粉砕してメッシュの篩に
より分類した後、300℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉
で1100℃の温度で１時間熱処理する。その後、熱処理さ
れた粉末を1:1.2の重量比で水と混合し、15分間配合し
た後、20gのポリビニールアルコールを添加して一次ゾ
ル形成条件と同様の条件下でボールミルを用いて約24時
間混合し二次ゾルを形成する。このようにして得られた
ゾルを熱処理されていない400gのシリカフューム粉末、
400gの消イオン水及び4.8gのフッ化アンモニウムとボー
ルミルを用いて約６時間混合する。その後、このゾルを
金型に注入して約24時間ゲル化する。この金型はテフロ
ン材質で形成され、上下部からなるチューブ状の外枠及
び中心棒からなる。金型内部の成型可能サイズは内径が
35nm、外形が71nmであり、長さは1.3mである。次いで、
金型の中心棒を取り除いた後、80％の相対湿度で２〜３
日間乾燥した後、その金型を取り除く。その後、チュー
ブ状のゲルを80％の相対湿度で10日間乾燥する。次に、
チューブ状のゲルを30℃で約24時間、40℃で約24時間、
50℃で約24時間乾燥する。その後、乾燥ゲルに残存する
水分と有機物とを100℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉
で900℃の温度で約５時間加熱して取り除く。その後、
熱処理された乾燥ゲルをヘリウム、塩素ガス雰囲気の炉
で分類することにより、高純度シリカガラスチューブが
製造される。この場合、消ヒドロキシル化（dehydroxyl
ation）は600〜1100℃の温度で約５時間、分類化は1400
℃の温度で１時間行われる。
図３から、上述した方法により製造された高純度ガラ
スの赤外線（IR（infrared））透過率は3400cm-1以上の
波動数を持ち、従来のシリカガラス（曲線Ａ）よりも本
発明のゾル・ゲル法により製造されたシリカガラスのほ
うが（曲線Ｂ）はるかに高い値を示す。この結果から本
発明のシリカガラスが従来のものより優れた透明性を示
し、より低いOH含量を有することが確認できる。
スの赤外線（IR（infrared））透過率は3400cm-1以上の
波動数を持ち、従来のシリカガラス（曲線Ａ）よりも本
発明のゾル・ゲル法により製造されたシリカガラスのほ
うが（曲線Ｂ）はるかに高い値を示す。この結果から本
発明のシリカガラスが従来のものより優れた透明性を示
し、より低いOH含量を有することが確認できる。
具体例 １
比較のために、二次ゾル形成時に元シリカ粉末を添加
せずに上記具体例１と同様の方法で同一形状のシリカガ
ラスチューブを製造した。
せずに上記具体例１と同様の方法で同一形状のシリカガ
ラスチューブを製造した。
具体例１と実施形態１の収縮率を測定した結果は下表
の通りである。
の通りである。
本発明によるガラスチューブは光ファイバ製造用の二
次クラッディングチューブとして、あるいは同様の方法
で他の金型を使用して他の形態（例えば、工学レンズな
ど）のガラス製品として用いらることができる。
次クラッディングチューブとして、あるいは同様の方法
で他の金型を使用して他の形態（例えば、工学レンズな
ど）のガラス製品として用いらることができる。
実施形態 ２
前記具体例１において、熱処理された粉末を1:1.2の
重量比で水と混合して約15分間配合した後、20gのポリ
ビニールアルコールを追加してボールミルで混合し、図
２に示す工程を経て二次ゾルを形成する。図４は図２に
示した工程を一部変更したものであり、本発明の別の例
として二次ゾルの形成過程を示す。ステップ64（Therma
l Treatment of Classified Powder）で熱処理された粉
末を1:1.2の重量比で水と混合して約15分間配合し、10m
m直径を有する16kgのシリカボールを追加してボールミ
ルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混合した後
（ステップ74（Mixture in Ball Mill））、20gのポリ
ビニールアルコールを追加してボールミルで混合する。
金型処理、二次ゲル化、乾燥及び焼結段階は具体例１と
同様の方法で行われる。これにより、優れた高純度シリ
カガラスを製造することができる。
重量比で水と混合して約15分間配合した後、20gのポリ
ビニールアルコールを追加してボールミルで混合し、図
２に示す工程を経て二次ゾルを形成する。図４は図２に
示した工程を一部変更したものであり、本発明の別の例
として二次ゾルの形成過程を示す。ステップ64（Therma
l Treatment of Classified Powder）で熱処理された粉
末を1:1.2の重量比で水と混合して約15分間配合し、10m
m直径を有する16kgのシリカボールを追加してボールミ
ルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混合した後
（ステップ74（Mixture in Ball Mill））、20gのポリ
ビニールアルコールを追加してボールミルで混合する。
金型処理、二次ゲル化、乾燥及び焼結段階は具体例１と
同様の方法で行われる。これにより、優れた高純度シリ
カガラスを製造することができる。
実施形態 ３
具体例３では図４に示した工程を用いて二次ゾルを形
成するために、熱処理された粉末を1:1.2の重量比で水
と混合して約15分間配合した後、20gのポリビニールア
ルコール、400gのシリカフューム粉末、400gの消イオン
水及び4.8gのフッ化アンモニウムと混合する。このよう
に混合した結果得られる混合物に10mm直径を有する16kg
のシリカボールを追加してボールミルにより90rpmの回
転速度で約24時間かけて混合するので、三次ボールミル
段階は不要になる。
成するために、熱処理された粉末を1:1.2の重量比で水
と混合して約15分間配合した後、20gのポリビニールア
ルコール、400gのシリカフューム粉末、400gの消イオン
水及び4.8gのフッ化アンモニウムと混合する。このよう
に混合した結果得られる混合物に10mm直径を有する16kg
のシリカボールを追加してボールミルにより90rpmの回
転速度で約24時間かけて混合するので、三次ボールミル
段階は不要になる。
具体例 ２
シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:1〜1:3の重
量比で混合して１次均質混合ゾルを形成し、この混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールミルをボールミ
ルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混合する段
階と、一次ゾルをゲル化して一次ゾルを形成する段階
と、一次ゲルを乾燥機により120℃の温度で約24時間乾
燥し、乾燥シリカを生成する段階と、乾燥シリカを粉砕
し粉末を形成して粉砕シリカを生成し、粉砕シリカを20
メッシュの篩で分類する段階と、により高純度シリカガ
ラスを製造した。また、粉末を300℃/hrの昇温速度を有
する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で約１時間熱
処理し、熱処理された粉末を1:1.2の重量比で水と混合
して約15分間配合した後、この混合物と20gのポリビニ
ールアルコール及び10mm直径を有する16kgのシリカボー
ルをボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間かけ
て混合する。この混合した結果得られる混合物と400gの
シリカフューム粉末、400gの消イオン水及び4.8gのフッ
化アンモニウムをボールミルで約６時間混合して二次ゲ
ルを形成し、二次ゾルを金型に注入してチューブ状のゲ
ルを形成し、約48時間ゲル化した後、このゲルを80％の
相対湿度で２〜３日間、25℃の温度で乾燥し、二次ゾル
から金型を取り除く。チューブ状のゲルを80％の相対湿
度で10日間、30℃で約24時間、40℃で約24時間、50℃で
約24時間乾燥し、乾燥ゲルに残存する水分と有機物を10
0℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉で900℃の温度を約
５時間を維持させて取り除く。その後、乾燥ゲルに残存
する水分を600〜1100℃の温度範囲で塩素ガスを用いて
取り除き、乾燥ゲルに残存する塩素をヘリウムガスを用
いて取り除く。その後、ゲルを1300℃〜ガラス溶融点の
温度範囲で焼結する。
量比で混合して１次均質混合ゾルを形成し、この混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールミルをボールミ
ルにより90rpmの回転速度で約24時間かけて混合する段
階と、一次ゾルをゲル化して一次ゾルを形成する段階
と、一次ゲルを乾燥機により120℃の温度で約24時間乾
燥し、乾燥シリカを生成する段階と、乾燥シリカを粉砕
し粉末を形成して粉砕シリカを生成し、粉砕シリカを20
メッシュの篩で分類する段階と、により高純度シリカガ
ラスを製造した。また、粉末を300℃/hrの昇温速度を有
する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で約１時間熱
処理し、熱処理された粉末を1:1.2の重量比で水と混合
して約15分間配合した後、この混合物と20gのポリビニ
ールアルコール及び10mm直径を有する16kgのシリカボー
ルをボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間かけ
て混合する。この混合した結果得られる混合物と400gの
シリカフューム粉末、400gの消イオン水及び4.8gのフッ
化アンモニウムをボールミルで約６時間混合して二次ゲ
ルを形成し、二次ゾルを金型に注入してチューブ状のゲ
ルを形成し、約48時間ゲル化した後、このゲルを80％の
相対湿度で２〜３日間、25℃の温度で乾燥し、二次ゾル
から金型を取り除く。チューブ状のゲルを80％の相対湿
度で10日間、30℃で約24時間、40℃で約24時間、50℃で
約24時間乾燥し、乾燥ゲルに残存する水分と有機物を10
0℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉で900℃の温度を約
５時間を維持させて取り除く。その後、乾燥ゲルに残存
する水分を600〜1100℃の温度範囲で塩素ガスを用いて
取り除き、乾燥ゲルに残存する塩素をヘリウムガスを用
いて取り除く。その後、ゲルを1300℃〜ガラス溶融点の
温度範囲で焼結する。
具体例 ３
シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:1〜1:3の重
量比で混合して１次均質混合ゾルを形成し、この混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミルに
より90rpmの回転速度で約24時間かけて混合し、ゾル・
ゲル法で高純度シリカガラスを製造する。この一次ゾル
をゲル化して一次ゲルを形成し、一次ゲルを乾燥機を用
いて120℃の温度で約24時間乾燥して、乾燥シリカを粉
砕し粉末を形成して粉砕シリカを生成し、粉砕シリカを
20メッシュの篩で分類した後、この粉末を300℃/hrの昇
温速度を有する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で
約１時間熱処理する。熱処理された粉末を1:1.2の重量
比で水と混合して約15分間配合した後、この混合物と10
mm直径を有する約16kgのシリカボールをボールミルによ
り90rpmの回転速度で約24時間かけて混合して、混合物
に20gのポリビニールアルコールを添加する。次いで、
混合した結果得られるポリビニールアルコールを含有す
る混合物と400gのシリカフューム粉末、400gの消イオン
水及び4.8gのフッ化アンモニウムをボールミルで約６時
間混合して二次ゾルを形成する。その後、二次ゾルを金
型に注入してチューブ状のゲルを形成し、二次ゾルを48
時間ゲル化して、このゲルを80％の相対湿度で約23日間
乾燥した後、ゲルから金型を取り除く。その後、チュー
ブ状のゲルを80％の相対湿度で10日間、30℃で24時間、
40℃で約24時間、50℃で約24時間乾燥し、乾燥されたチ
ューブ状のゲルに残存する水分と有機物を100℃/hrの昇
温速度を有する熱処理炉で900℃の温度を約５時間維持
させて取り除いた後、乾燥ゲルに残存する水分を600℃
〜1100℃の温度範囲で塩素ガスを用いて取り除き、乾燥
ゲルに残存する塩素をヘリウムガスを用いて取り除いた
後、ゲルを1300℃〜シリカガラスの溶融点の温度範囲で
焼結する。
量比で混合して１次均質混合ゾルを形成し、この混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミルに
より90rpmの回転速度で約24時間かけて混合し、ゾル・
ゲル法で高純度シリカガラスを製造する。この一次ゾル
をゲル化して一次ゲルを形成し、一次ゲルを乾燥機を用
いて120℃の温度で約24時間乾燥して、乾燥シリカを粉
砕し粉末を形成して粉砕シリカを生成し、粉砕シリカを
20メッシュの篩で分類した後、この粉末を300℃/hrの昇
温速度を有する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で
約１時間熱処理する。熱処理された粉末を1:1.2の重量
比で水と混合して約15分間配合した後、この混合物と10
mm直径を有する約16kgのシリカボールをボールミルによ
り90rpmの回転速度で約24時間かけて混合して、混合物
に20gのポリビニールアルコールを添加する。次いで、
混合した結果得られるポリビニールアルコールを含有す
る混合物と400gのシリカフューム粉末、400gの消イオン
水及び4.8gのフッ化アンモニウムをボールミルで約６時
間混合して二次ゾルを形成する。その後、二次ゾルを金
型に注入してチューブ状のゲルを形成し、二次ゾルを48
時間ゲル化して、このゲルを80％の相対湿度で約23日間
乾燥した後、ゲルから金型を取り除く。その後、チュー
ブ状のゲルを80％の相対湿度で10日間、30℃で24時間、
40℃で約24時間、50℃で約24時間乾燥し、乾燥されたチ
ューブ状のゲルに残存する水分と有機物を100℃/hrの昇
温速度を有する熱処理炉で900℃の温度を約５時間維持
させて取り除いた後、乾燥ゲルに残存する水分を600℃
〜1100℃の温度範囲で塩素ガスを用いて取り除き、乾燥
ゲルに残存する塩素をヘリウムガスを用いて取り除いた
後、ゲルを1300℃〜シリカガラスの溶融点の温度範囲で
焼結する。
具体例 ４
シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:1〜1:3の重
量比で混合して均質の一次混合物を形成し、一次混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミルに
より90rpmの回転速度で24時間程度混合して一次ゾルを
形成し、他の高純度シリカガラスをゾル・ゲル法で製造
する。一次ゾルをゲル化して一次ゲルを形成し、一次ゲ
ルを乾燥機を用いて120℃の温度で約24時間乾燥した
後、乾燥シリカの粉砕により粉末を形成して粉砕シリカ
を生成し、粉砕シリカを20メッシュの篩で分類して粉末
を製造する。粉末を300℃/hrの昇温温度を有する熱処理
炉で600℃−1100℃の温度範囲で約１時間熱処理し、熱
処理された粉末を1:1.2の重量比で水と混合して二次混
合物を形成してその混合物を約15分間配合した。この二
次混合物と20gのポリビニールアルコール、400gのシリ
カフューム粉末、400gの消イオン水及び4.8gのフッ化ア
ンモニウムと混合して得られる混合結果物から二次ゾル
を形成し、混合結果物と10mm直径を有する16kgのシリカ
ボールをボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間
かけ混合する。その後、二次ゾルを金型に注入してチュ
ーブ状のゲルを形成し、二次ゾルを約48時間かけてゲル
化し、このゲルを80％の相対湿度で２〜３日間乾燥した
後、このゲルから金型を取り除く。
量比で混合して均質の一次混合物を形成し、一次混合物
と10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミルに
より90rpmの回転速度で24時間程度混合して一次ゾルを
形成し、他の高純度シリカガラスをゾル・ゲル法で製造
する。一次ゾルをゲル化して一次ゲルを形成し、一次ゲ
ルを乾燥機を用いて120℃の温度で約24時間乾燥した
後、乾燥シリカの粉砕により粉末を形成して粉砕シリカ
を生成し、粉砕シリカを20メッシュの篩で分類して粉末
を製造する。粉末を300℃/hrの昇温温度を有する熱処理
炉で600℃−1100℃の温度範囲で約１時間熱処理し、熱
処理された粉末を1:1.2の重量比で水と混合して二次混
合物を形成してその混合物を約15分間配合した。この二
次混合物と20gのポリビニールアルコール、400gのシリ
カフューム粉末、400gの消イオン水及び4.8gのフッ化ア
ンモニウムと混合して得られる混合結果物から二次ゾル
を形成し、混合結果物と10mm直径を有する16kgのシリカ
ボールをボールミルにより90rpmの回転速度で約24時間
かけ混合する。その後、二次ゾルを金型に注入してチュ
ーブ状のゲルを形成し、二次ゾルを約48時間かけてゲル
化し、このゲルを80％の相対湿度で２〜３日間乾燥した
後、このゲルから金型を取り除く。
上記の実施形態で用いられた重量比、重量、温度及び
長さは一例に過ぎず、他の値への変更が可能である。
長さは一例に過ぎず、他の値への変更が可能である。
上述したように、本発明によるゾル・ゲル法を用いる
高純度シリカガラスの製造方法は、合成ガラスチューブ
に比べて低コストでの製造が可能であり、その品質は従
来の合成チューブより優秀で純度も高い。特に、本発明
により製造されたシリカガラスチューブのOH含有量は、
従来の合成ガラスチューブよりはるかに低減することが
できる。また、本発明によるガラスチューブを光ファイ
バ製造に使用する場合、非常に低コストで高純度の光フ
ァイバを製造することができ、さらに、一次熱処理され
た粉末と元粉末を適宜比率で混合することにより、熱処
理後の粒子成長による空隙の拡大による乾燥時の亀裂防
止効果が得られるのみならず、元粉末の添加により充填
率を向上させることも可能となる。これにより、乾燥ゲ
ルの収縮率は低くなり、追加亀裂生成要因を取り除くこ
とができる。
高純度シリカガラスの製造方法は、合成ガラスチューブ
に比べて低コストでの製造が可能であり、その品質は従
来の合成チューブより優秀で純度も高い。特に、本発明
により製造されたシリカガラスチューブのOH含有量は、
従来の合成ガラスチューブよりはるかに低減することが
できる。また、本発明によるガラスチューブを光ファイ
バ製造に使用する場合、非常に低コストで高純度の光フ
ァイバを製造することができ、さらに、一次熱処理され
た粉末と元粉末を適宜比率で混合することにより、熱処
理後の粒子成長による空隙の拡大による乾燥時の亀裂防
止効果が得られるのみならず、元粉末の添加により充填
率を向上させることも可能となる。これにより、乾燥ゲ
ルの収縮率は低くなり、追加亀裂生成要因を取り除くこ
とができる。
以上、特定の例に基づいて本発明を説明したが、特許
請求の範囲により定められる本発明の範囲及び思想を逸
脱しない限り、各種の変形が当該技術分野の通常の知識
を持つものにより可能であることは明らかである。
請求の範囲により定められる本発明の範囲及び思想を逸
脱しない限り、各種の変形が当該技術分野の通常の知識
を持つものにより可能であることは明らかである。
フロントページの続き
(72)発明者 キム ソン ウク
大韓民国 790―390 キョンサンブク―
ド ポハン―シ ナム―グ ジゴク―ド
ン 756
(72)発明者 ジュン ミョン チョル
大韓民国 790―390 キョンサンブク―
ド ポハン―シ ナム―グ ジゴク―ド
ン ソングリ アパート５―903
(56)参考文献 特開 昭60−21821（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−188431（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−105454（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 8/02
C03B 37/016
Claims (8)
- 【請求項１】約100重量部のシリカフューム粉末と約100
〜300重量部の消イオン水を混合して一次ゾルを形成す
る段階と、前記一次ゾルをゲル化、乾燥、粉末化及び熱
処理する段階と、前記熱処理された一次ゾルを約100〜2
00重量部の熱処理されていない前記シリカフューム粉末
と混合して二次ゾルを形成する段階と、前記二次ゾルを
ゲル化、乾燥及び焼結して高純度シリカガラスを製造す
る段階と、を備えることを特徴としたゾル・ゲル法を用
いる高純度シリカガラスの製造方法。 - 【請求項２】二次ゾルのゲル化、乾燥及び焼結段階以前
に前記二次ゾルをチューブ状の金型に充填する段階をさ
らに備える請求項１に記載の高純度シリカガラスの製造
方法。 - 【請求項３】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を所
定の重量比でボールミルを用いて混合し、一次均質混合
ゾルを形成する段階と、前記一次ゾルをゲル化して一次
ゲルを形成する段階と、前記一次ゲルを乾燥機を用いて
所定の時間及び所定の温度で乾燥する段階と、この一次
ゲルを粉砕し乾燥シリカ粉末に変換した後、この乾燥シ
リカ粉末を分類する段階と、前記粉末を所定の時間及び
所定の温度で熱処理する段階と、前記熱処理された粉末
を所定の重量比で水と混合して中間混合物を形成し、こ
の中間混合物を所定時間配合した後、該混合物と所定量
のポリビニールアルコールをボールミルで混合した結果
得られる混合物を形成する段階と、前記混合した結果得
られる混合物と前記シリカフューム粉末、消イオン水及
びフッ化アンモニウムをボールミルで混合して二次ゾル
を形成する段階と、前記二次ゾルを金型に注入してチュ
ーブ状のゲルを形成し、前記ゲルを所定の時間乾燥した
後、前記ゲルから前記金型を取り除く段階と、このチュ
ーブ状のゲルを室温で乾燥する段階と、前記乾燥された
チューブ状のゲルに残存する水分と塩素を塩素及びヘリ
ウムガスを用いて所定温度で取り除き、前記ゲルを高温
又はガラス溶融点以下で焼結する段階と、を備えること
を特徴としたゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガラス
の製造方法。 - 【請求項４】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:
1〜1:3の重量比で混合し均質混合させた一次ゾルを形成
して、前記一次ゾルと10mm直径を有する16kgのシリカボ
ールをボールミルにより90rpm程度の回転速度で約24時
間かけて混合する段階と、この一次ゾルをゲル化して一
次ゲルを形成する段階と、前記一次ゲルを乾燥機を用い
て120℃で約24時間乾燥して乾燥シリカを形成する段階
と、前記乾燥シリカを粉砕し粉末を形成して粉砕シリカ
を生成し、この粉砕シリカを20メッシュの篩で分類して
粉末を製造する段階と、前記粉末を300℃/hrの昇温速度
を有する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で約１時
間熱処理する段階と、前記熱処理された粉末を1:1.2の
重量比で水と混合して中間混合物を形成し約15分間混合
した後、前記混合物と20gのポリビニールアルコール及
び10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミルに
より90rpm程度の回転速度で約24時間かけて混合する段
階と、前記混合した結果得られる混合物と400gのシリカ
フューム粉末、400gの消イオン水及び4.8gのフッ化アン
モニウムをボールミルで約６時間混合して二次ゾルを形
成する段階と、前記二次ゾルを金型に注入してチューブ
状のゲルを形成し、これを約48時間ゲル化して前記チュ
ーブ状のゲルを80％の相対湿度で２〜３日間、約25℃で
乾燥した後、前記ゲルから前記金型を取り除く段階と、
前記チューブ状のゲルを80％の相対湿度で約10日間、約
30℃で24時間、約40℃で24時間、約50℃で24時間乾燥し
て乾燥ゲルを生成、前記乾燥ゲルに残存する水分と有機
物を100℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉で約900℃の
温度を約５時間維持させて取り除く段階と、この乾燥ゲ
ルに残存する水分を600℃〜1100℃の温度範囲で塩素ガ
スを用いて取り除き、さらに残存する塩素をヘリウムガ
スを用いて取り除いた後、1300℃〜ガラス溶融点の温度
範囲で焼結する段階と、を備えることを特徴としたゾル
・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方法。 - 【請求項５】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を所
定の重量比でボールミルを用いて混合して一次均質混合
ゾルを形成する段階と、前記一次ゾルをゲル化して一次
ゲルを形成する段階と、前記一次ゲルを乾燥機を用いて
所定時間及び所定温度で乾燥して乾燥シリカに変換する
段階と、前記乾燥シリカを粉砕及び分類して粉末を形成
する段階と、前記粉末を所定の時間、所定の温度で熱処
理する段階と、前記熱処理された粉末を所定の重量比で
水と混合して中間混合物を形成し、この中間混合物を所
定時間、ボールミルを用いて混合した後、前記混合物に
所定量のポリビニールアルコールを添加した結果得られ
る混合物を製造する段階と、前記ポリビニールアルコー
ルを含有する混合物とシリカフューム粉末、消イオン水
及びフッ化アンモニウムをボールミルで混合して二次ゾ
ルを形成する段階と、前記二次ゾルを金型に注入してチ
ューブ状のゲルを形成し、これを所定の時間乾燥した
後、前記金型を取り除く段階と、前記乾燥されたチュー
ブ状のゲルに残存する水分と塩素を塩素及びヘリウムガ
スを用いて所定の温度で取り除き、高温又はガラス溶融
点以下で焼結する段階と、を備えることを特徴としたゾ
ル・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方法。 - 【請求項６】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:
1〜1:3の重量比で混合して均質混合された一次ゾルを形
成し、前記一次ゾルと10mm直径を有する16kgのシリカボ
ールをボールミルにより90rpm程度の回転速度で約24時
間かけて混合する段階と、この一次ゾルをゲル化して一
次ゲルを形成する段階と、前記一次ゲルを乾燥機を用い
て120℃で約24時間乾燥して乾燥シリカを生成する段階
と、前記乾燥シリカを粉砕し粉末を形成して粉砕シリカ
を生成し、20メッシュの篩で分類して粉末を製造する段
階と、前記粉末を300℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉
で600℃〜1100℃の温度範囲で約１時間熱処理する段階
と、前記熱処理された粉末を1:1.2の重量比で水と混合
して中間混合物を形成し約15分間配合した後、前記混合
物と10mm直径を有する16kgのシリカボールをボールミル
により90rpm程度の回転速度で約24時間かけて混合し、
これに20gのポリビニールアルコールを添加した結果得
られる混合物を製造する段階と、前記ポリビニールアル
コールを含有する混合物と400gのシリカフューム粉末、
400gの消イオン水及び4.8gのフッ化アンモニウムをボー
ルミルで約６時間混合して二次ゾルを形成する段階と、
前記二次ゾルを金型に注入してチューブ状のゲルを形成
し、約48時間かけてゲル化して80％の相対湿度で２〜３
日間乾燥した後、前記金型を取り除く段階と、前記チュ
ーブ状のゲルを80％の相対温度で約10日間、30℃で24時
間、40℃で約24時間、50℃で約24時間乾燥して乾燥ゲル
を生成し、前記乾燥ゲルに残存する水分と有機物を100
℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉で900℃を約５時間維
持させて取り除く段階と、この乾燥ゲルに残存する水分
を600度〜1100℃の温度範囲で塩素ガスを用いて取り除
き、残存する塩素をヘリウムガスを用いて取り除いた
後、1300℃〜ガラス溶融点の温度範囲で焼結する段階
と、を備えることを特徴としたゾル・ゲル法を用いる高
純度シリカガラスの製造方法。 - 【請求項７】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を所
定の重量比でボールミルを用いて混合することにより均
質混合された一次ゾルを形成する段階と、前記一次ゾル
をゲル化して一次ゲルを形成する段階と、前記一次ゲル
を乾燥機を用いて所定の時間、所定の温度で乾燥して乾
燥シリカを生成する段階と、前記乾燥シリカを粉砕及び
分類して粉末を形成する段階と、前記粉末を所定の時
間、所定の温度で熱処理する段階と、前記熱処理された
粉末を所定の重量比で水と混合して中間混合物を形成
し、所定の時間配合する段階と、前記混合物をボールミ
ルを用いて所定量のポリビニールアルコール、シリアカ
フューム粉末、消イオン水及びフッ化アンモニウムと混
合してい二次ゾルを形成する段階と、前記二次ゾルを金
型に注入してチューブ状のゲルを形成し、所定の時間乾
燥した後、前記金型を取り除く段階と、前記乾燥された
チューブ状のゲルに残存する水分と塩素を塩素及びヘリ
ウムガスを用いて所定の温度で取り除き、高温又はガラ
ス溶融点以下で焼結する段階と、を備えることを特徴と
したゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方
法。 - 【請求項８】シリカフューム粉末と蒸留消イオン水を1:
1〜1:3の重量比で混合して均質の一次混合物を形成し、
前記一次混合物と10mm直径を有する16kgのシリカボール
をボールミルにより90rpm程度の回転速度で約24時間か
けて混合し一次ゾルを形成する段階と、前記一次ゾルを
ゲル化して一次ゲルを形成する段階と、前記一次ゲルを
乾燥機を用いて120℃で約24時間乾燥して乾燥シリカを
生成する段階と、前記乾燥シリカを粉砕し粉末を形成し
て粉砕シリカを生成し、20メッシュの篩で分類して粉末
を製造する段階と、前記粉末を300℃/hrの昇温速度を有
する熱処理炉で600℃〜1100℃の温度範囲で約１時間熱
処理する段階と、前記熱処理された粉末を1:1.2の重量
比で水と混合して二次混合物を形成して、前記二次混合
物を約15分間配合する段階と、この二次混合物と20gの
ポリビニールアルコール、400gのシリカフューム粉末、
400gの消イオン水及び4.8gのフッ化アンモニウムをボー
ルミルで混合した結果得られる混合物から二次ゾルを形
成し、前記混合した結果得られる混合物と10mm直径を有
する16kgのシリカボールをボールミルにより90rpm程度
の回転速度で約24時間かけて混合する段階と、この二次
ゾルを金型に注入してチューブ状のゲルを形成し、約48
時間ゲル化して80％の相対湿度で２〜３日間、約25℃で
乾燥した後、前記金型を取り除く段階と、前記チューブ
状のゲルを80％の相対湿度で約10日間、約30℃で24時
間、約40℃で24時間、約50℃で24時間乾燥した後、前記
乾燥されたチューブ状のゲルに残存する水分と有機物を
100℃/hrの昇温速度を有する熱処理炉で約900℃の温度
を約５時間維持させて取り除く段階と、前記乾燥された
チューブ状のゲルに残存する水分を600℃〜1100℃の温
度範囲で塩素ガスを用いて取り除き、残存する塩素をヘ
リウムガスを用いて取り除いた後、1300℃〜ガラス溶融
点範囲の温度で焼結する段階と、を備えることを特徴と
したゾル・ゲル法を用いる高純度シリカガラスの製造方
法。
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