JP3434047B2 - 溶融シリカ粉末の製造方法 - Google Patents
溶融シリカ粉末の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、天然珪石から得られた
ウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末の製造
方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】半導体ＩＣの急激な高集積化・高密度化
に伴ってＭＯＳ ＤＲＡＭやＣＣＤのようにデータを電
荷として蓄積するメモリにおいては、蓄積データが半導
体封止材から放出されるα線によって反転するソフトエ
ラーを無視することができない状況になっている。 【０００３】そのためには、α線放出量の小さい半導体
封止材を使用する必要があり、とりわけ半導体封止材の
８０〜９０重量％を占めているシリカ粉末をウラン含有
率０．１ｐｐｂ以下のものを使用する必要がある。 【０００４】従来、ウラン含有率０．１ｐｐｂ以下のシ
リカ粉末は、合成法によってのみ製造することができ天
然法では不可能であった。天然法は合成法に比較して生
産性が良好である利点がある。 【０００５】すなわち、合成法には珪酸アルカリを中和
・ゲル乾燥・粉砕後火炎溶融する方法（特開平２−１４
５４１５号公報等）、アルコキシシランを火炎分解する
方法（特開昭６１−２９５２０９号公報等）などが知ら
れているが、製造工程が複雑なために高価である。これ
に対して、天然法は天然珪石を粉砕しそれを溶融して製
造されるものであるため合成法よりも安価となるが、ウ
ラン含有率０．１ｐｐｂ以下を達成することはできな
い。その理由は、産地を厳選することによってウラン含
有率０．１ｐｐｂ以下の高純度珪石を入手することがで
きるが、溶融シリカの製造工程、例えば粉砕工程、粒度
調整工程等でウランが混入してしまうからである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、天然法
によってウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉
末を得る方法について鋭意検討した結果、ウラン含有率
０．１ｐｐｂ以下の天然珪石を先ず加熱してから粉砕し
それを溶融すればすればよいことを見いだし、本発明を
完成するに至ったものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、天
然珪石から得られたウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶
融シリカ粉末の製造方法である。 【０００８】以下、更に詳しく本発明について説明す
る。 【０００９】ウランの混入を防止しつつ天然珪石を粉砕
する方法としては、目的の粒度が得られるようにサイズ
調整された珪石自身を粉砕媒体とすることが知られてい
る。この方法によれば、粉砕物と同等又はそれ以上に不
純物の少ない粉砕媒体を用いて粉砕が行われるので比較
的高純度の粉砕物を得ることが可能であるが、粉砕効率
が悪いので長時間の粉砕が必要となり、そのため粉砕機
のライニング材等からのコンタミを避けることができ
ず、ウラン含有率が増大してしまう。 【００１０】一方、短時間で粉砕を行うのに高純度アル
ミナ製粉砕媒体を用いることが行われているが、アルミ
ナには数１０ｐｐｂのウランが含まれているのでこれま
た粉砕物のウラン含有率が増大してしまう。 【００１１】そこで、本発明者らは珪石の結晶転移によ
る熱膨張収縮に着目した。すなわち、天然珪石の結晶相
であるα−石英は加熱されると５７３℃でαからβ転移
による急激な変態膨張を起こし、β−石英に転移し終え
るとその膨張は急に停止し収縮に移るが、このような結
晶転移による熱膨張収縮は１１００℃までは加熱と冷却
とにおいて可逆的であるということである。 【００１２】本発明は、天然珪石を加熱冷却すると結晶
転移による熱膨張収縮によって無数のクラックが発生し
て粉砕が容易となり、粉砕機のライニング材や粉砕媒体
によって粉砕物が汚染される恐れが極めて少なくなると
いうことに基づいている。 【００１３】本発明においては、天然珪石の加熱温度は
できるだけ低いほうが製造コストの面から好ましいが、
５００℃未満であるとα−石英からβ−石英への結晶転
移が不十分となるので５００℃以上好ましくは６００℃
以上の加熱が好ましい。加熱温度の上限については特に
限定はないが１１００℃以下が好ましい。天然珪石のウ
ラン含有率としては０．１ｐｐｂ以下である。 【００１４】本発明においては、石英の結晶転移による
熱膨張収縮は昇温速度と冷却速度の影響を受けないの
で、天然珪石の加熱方法としては、抵抗加熱炉、誘導加
熱炉等の電気加熱、ＬＰＧ、水素、一酸化炭素等のガス
燃焼加熱、重油等の液体燃料加熱、石炭等の固形燃料加
熱、高温排ガスによる加熱等を全ての加熱手段を採用す
ることができる。また、加熱後の冷却手段についても、
自然冷却、軸流ファン等による強制冷却、不純物除去し
た水冷却等を採用することができる。 【００１５】加熱処理された天然石英の粉砕は、振動ミ
ル、ボールミル等の一般の粉砕機を用いて行われ、その
際に使用される粉砕媒体としては目的粒度が得られるよ
うにサイズ調整された天然珪石、高純度アルミナ、窒化
珪素等のように加熱処理の行われた天然珪石よりも硬度
と耐摩耗性の高いものが望ましい。目的粒度の一例をあ
げれば１４０μｍ下である。 【００１６】粉砕物の溶融法としては、従来の火炎溶射
法を好ましく採用することができ、その一例は特公平５
−８７２９２号公報に詳しく記載されている。 【００１７】本発明のような天然珪石から得られたウラ
ン含有率が０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末の用途と
しては、半導体封止材等の樹脂用充填材、化粧品、塗料
等、従来の用途をあげることができる。 【００１８】 【実施例】以下、本発明を実施例、比較例をあげて更に
具体的に説明する。なお、ウラン含有率は、分光蛍光光
度計（日立計測器社製 測定限界０．０１ｐｐｂ）を用
いて測定した。 【００１９】実施例１〜４ ウラン含有率０．０３ｐｐｂ、粒子径９ｍｍ以下の天然
珪石を抵抗加熱炉に入れ、５℃／分の昇温速度で温度６
００℃又は８００℃まで加熱しその温度で１０分間保持
した後抵抗加熱炉の電源を切り自然冷却した。得られた
珪石には全てクラックが発生しており白色化していた。 【００２０】加熱処理された珪石を連続式ボールミル
（ライニング材：アルミナ）を用い、粉砕媒体として高
純度アルミナボール（直径２０ｍｍ）又は加熱処理の行
われていない高純度珪石ボール（直径５０〜１００ｍ
ｍ）を用いて粉砕した。この場合、目的粒度（１４０μ
ｍ下とした）を得るために、珪石フィード量を高純度ア
ルミナボールを使用したときには９０ｋｇ／時とし、高
純度珪石ボールを使用したときには１０ｋｇ／時とし
た。 【００２１】粉砕物の粒子径１４０μｍ下の粉末を振動
篩により篩分けし、その回収率を測定するとともに粒子
径１４０μｍ下の粉末中のウラン含有率を測定した。そ
の結果を表１に示す。 【００２２】以上のようにして得られた珪石粉末をＬＰ
Ｇ−酸素で形成させた温度１８００℃以上の火焔中に供
給して溶融した後冷却し、粒子径１４０μｍ以上の粗大
粒子を除去して溶融シリカ粉末を製造し、そのウラン含
有率を測定した。その結果を表１に示す。 【００２３】比較例１〜２ 天然珪石の加熱を行わないか、又は温度４５０℃で加熱
を行ってから粉砕しそれを溶融したこと以外は実施例と
同様にして溶融シリカ粉末を製造した。その結果を表１
に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】本発明によれば、天然珪石からウラン含有
率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末を製造することが
できる。
ウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末の製造
方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】半導体ＩＣの急激な高集積化・高密度化
に伴ってＭＯＳ ＤＲＡＭやＣＣＤのようにデータを電
荷として蓄積するメモリにおいては、蓄積データが半導
体封止材から放出されるα線によって反転するソフトエ
ラーを無視することができない状況になっている。 【０００３】そのためには、α線放出量の小さい半導体
封止材を使用する必要があり、とりわけ半導体封止材の
８０〜９０重量％を占めているシリカ粉末をウラン含有
率０．１ｐｐｂ以下のものを使用する必要がある。 【０００４】従来、ウラン含有率０．１ｐｐｂ以下のシ
リカ粉末は、合成法によってのみ製造することができ天
然法では不可能であった。天然法は合成法に比較して生
産性が良好である利点がある。 【０００５】すなわち、合成法には珪酸アルカリを中和
・ゲル乾燥・粉砕後火炎溶融する方法（特開平２−１４
５４１５号公報等）、アルコキシシランを火炎分解する
方法（特開昭６１−２９５２０９号公報等）などが知ら
れているが、製造工程が複雑なために高価である。これ
に対して、天然法は天然珪石を粉砕しそれを溶融して製
造されるものであるため合成法よりも安価となるが、ウ
ラン含有率０．１ｐｐｂ以下を達成することはできな
い。その理由は、産地を厳選することによってウラン含
有率０．１ｐｐｂ以下の高純度珪石を入手することがで
きるが、溶融シリカの製造工程、例えば粉砕工程、粒度
調整工程等でウランが混入してしまうからである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、天然法
によってウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉
末を得る方法について鋭意検討した結果、ウラン含有率
０．１ｐｐｂ以下の天然珪石を先ず加熱してから粉砕し
それを溶融すればすればよいことを見いだし、本発明を
完成するに至ったものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、天
然珪石から得られたウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の溶
融シリカ粉末の製造方法である。 【０００８】以下、更に詳しく本発明について説明す
る。 【０００９】ウランの混入を防止しつつ天然珪石を粉砕
する方法としては、目的の粒度が得られるようにサイズ
調整された珪石自身を粉砕媒体とすることが知られてい
る。この方法によれば、粉砕物と同等又はそれ以上に不
純物の少ない粉砕媒体を用いて粉砕が行われるので比較
的高純度の粉砕物を得ることが可能であるが、粉砕効率
が悪いので長時間の粉砕が必要となり、そのため粉砕機
のライニング材等からのコンタミを避けることができ
ず、ウラン含有率が増大してしまう。 【００１０】一方、短時間で粉砕を行うのに高純度アル
ミナ製粉砕媒体を用いることが行われているが、アルミ
ナには数１０ｐｐｂのウランが含まれているのでこれま
た粉砕物のウラン含有率が増大してしまう。 【００１１】そこで、本発明者らは珪石の結晶転移によ
る熱膨張収縮に着目した。すなわち、天然珪石の結晶相
であるα−石英は加熱されると５７３℃でαからβ転移
による急激な変態膨張を起こし、β−石英に転移し終え
るとその膨張は急に停止し収縮に移るが、このような結
晶転移による熱膨張収縮は１１００℃までは加熱と冷却
とにおいて可逆的であるということである。 【００１２】本発明は、天然珪石を加熱冷却すると結晶
転移による熱膨張収縮によって無数のクラックが発生し
て粉砕が容易となり、粉砕機のライニング材や粉砕媒体
によって粉砕物が汚染される恐れが極めて少なくなると
いうことに基づいている。 【００１３】本発明においては、天然珪石の加熱温度は
できるだけ低いほうが製造コストの面から好ましいが、
５００℃未満であるとα−石英からβ−石英への結晶転
移が不十分となるので５００℃以上好ましくは６００℃
以上の加熱が好ましい。加熱温度の上限については特に
限定はないが１１００℃以下が好ましい。天然珪石のウ
ラン含有率としては０．１ｐｐｂ以下である。 【００１４】本発明においては、石英の結晶転移による
熱膨張収縮は昇温速度と冷却速度の影響を受けないの
で、天然珪石の加熱方法としては、抵抗加熱炉、誘導加
熱炉等の電気加熱、ＬＰＧ、水素、一酸化炭素等のガス
燃焼加熱、重油等の液体燃料加熱、石炭等の固形燃料加
熱、高温排ガスによる加熱等を全ての加熱手段を採用す
ることができる。また、加熱後の冷却手段についても、
自然冷却、軸流ファン等による強制冷却、不純物除去し
た水冷却等を採用することができる。 【００１５】加熱処理された天然石英の粉砕は、振動ミ
ル、ボールミル等の一般の粉砕機を用いて行われ、その
際に使用される粉砕媒体としては目的粒度が得られるよ
うにサイズ調整された天然珪石、高純度アルミナ、窒化
珪素等のように加熱処理の行われた天然珪石よりも硬度
と耐摩耗性の高いものが望ましい。目的粒度の一例をあ
げれば１４０μｍ下である。 【００１６】粉砕物の溶融法としては、従来の火炎溶射
法を好ましく採用することができ、その一例は特公平５
−８７２９２号公報に詳しく記載されている。 【００１７】本発明のような天然珪石から得られたウラ
ン含有率が０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末の用途と
しては、半導体封止材等の樹脂用充填材、化粧品、塗料
等、従来の用途をあげることができる。 【００１８】 【実施例】以下、本発明を実施例、比較例をあげて更に
具体的に説明する。なお、ウラン含有率は、分光蛍光光
度計（日立計測器社製 測定限界０．０１ｐｐｂ）を用
いて測定した。 【００１９】実施例１〜４ ウラン含有率０．０３ｐｐｂ、粒子径９ｍｍ以下の天然
珪石を抵抗加熱炉に入れ、５℃／分の昇温速度で温度６
００℃又は８００℃まで加熱しその温度で１０分間保持
した後抵抗加熱炉の電源を切り自然冷却した。得られた
珪石には全てクラックが発生しており白色化していた。 【００２０】加熱処理された珪石を連続式ボールミル
（ライニング材：アルミナ）を用い、粉砕媒体として高
純度アルミナボール（直径２０ｍｍ）又は加熱処理の行
われていない高純度珪石ボール（直径５０〜１００ｍ
ｍ）を用いて粉砕した。この場合、目的粒度（１４０μ
ｍ下とした）を得るために、珪石フィード量を高純度ア
ルミナボールを使用したときには９０ｋｇ／時とし、高
純度珪石ボールを使用したときには１０ｋｇ／時とし
た。 【００２１】粉砕物の粒子径１４０μｍ下の粉末を振動
篩により篩分けし、その回収率を測定するとともに粒子
径１４０μｍ下の粉末中のウラン含有率を測定した。そ
の結果を表１に示す。 【００２２】以上のようにして得られた珪石粉末をＬＰ
Ｇ−酸素で形成させた温度１８００℃以上の火焔中に供
給して溶融した後冷却し、粒子径１４０μｍ以上の粗大
粒子を除去して溶融シリカ粉末を製造し、そのウラン含
有率を測定した。その結果を表１に示す。 【００２３】比較例１〜２ 天然珪石の加熱を行わないか、又は温度４５０℃で加熱
を行ってから粉砕しそれを溶融したこと以外は実施例と
同様にして溶融シリカ粉末を製造した。その結果を表１
に示す。 【００２４】 【表１】 【００２５】本発明によれば、天然珪石からウラン含有
率０．１ｐｐｂ以下の溶融シリカ粉末を製造することが
できる。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−72615（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−230422（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−132610（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 33/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 ウラン含有率０．１ｐｐｂ以下の天然
珪石を温度５００℃以上に加熱してから粉砕し、それを
溶融することを特徴とする溶融シリカ粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25844894A JP3434047B2 (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 溶融シリカ粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25844894A JP3434047B2 (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 溶融シリカ粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08119618A JPH08119618A (ja) | 1996-05-14 |
| JP3434047B2 true JP3434047B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=17320355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25844894A Expired - Fee Related JP3434047B2 (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 溶融シリカ粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3434047B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011207695A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Admatechs Co Ltd | 球状シリカ粒子の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10211958A1 (de) * | 2002-03-18 | 2003-10-16 | Wacker Chemie Gmbh | Hochreines Silica-Pulver, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung |
| KR20230150345A (ko) * | 2021-03-31 | 2023-10-30 | 덴카 주식회사 | 이산화규소 분말 |
-
1994
- 1994-10-24 JP JP25844894A patent/JP3434047B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011207695A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Admatechs Co Ltd | 球状シリカ粒子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08119618A (ja) | 1996-05-14 |
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Legal Events
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