JP6336014B2 - 高ケイ酸含有材料からの複合体を製造する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、第一の濃度の添加成分を含有する高ケイ酸含有材料からなる第一の層と、第一の濃度とは異なる第二の濃度の添加成分を含有する高ケイ酸含有材料からなる第二の層とが結合されている複合体であって、第一及び第二の濃度が0以上である複合体を製造する方法に関する。
高ケイ酸含有材料とは、ここでは、少なくとも85%のSiO2含有率を有するドープされた、又はドープされていない石英ガラスを意味する。以下ではこの材料を略して「石英ガラス」とも呼ぶ。石英ガラスは、低い熱膨張係数、広い波長領域にわたる光透過性並びに高い耐化学薬品性及び耐熱性の点で優れている。
したがって、本発明の課題は、高ケイ酸含有材料から機械的及び熱的に安定した複合体を低コストで製造することを可能にする方法を示すことである。特に溶接による大面積の接合が実現可能であるべきである。
前記課題は、本発明により、以下の方法工程:
(a)第一の分散媒(Dispergiermittel)及び前記分散媒に分散された第一のSiO2粒子及び第一の濃度の添加成分を含有する第一のスラリー材料を用いて、露出した表面を有する第一のスラリー層を製造する工程、
(b)第二の分散媒及び前記分散媒に分散された第二のSiO2粒子及び第一の濃度とは異なる第二の濃度の添加成分を含有する第二のスラリー材料を準備する工程、
(c)第二のスラリー材料を第一のスラリー層の露出した表面上に施与することによって複合体−前駆生成物を形成する工程
および
(d)複合体−前駆生成物を加熱して複合体を形成する工程
を含む方法によって解決される。
以下では図面及び実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
添加成分を有する第一のSiO 2 スラリー材料の準備
10kgの第一のスラリー材料(ベーススラリー)1の出発物質用に、石英ガラスで内張りされた約20リットルの体積容量を有するドラムミル中で、天然石英原料の溶融によって得られ、かつ250μm〜650μmの範囲の粒度を有する8.2kgの非晶質石英ガラス粒2を、3μS未満の伝導率を有する1.8kgの脱イオン水3と混合する。石英ガラス粒2は、予め高温塩素処理で精製したものである;クリストバライト含有率は1質量%を下回ることに留意されたい。
複合体8の機能層を作製するために用いられ、かつ添加成分を含有しない第二のSiO2スラリー材料6を製造する。その際、上記で詳しく規定したSiO2ベーススラリーを第二のSiO2スラリー材料6として用いる。
ケイ素粒子4からなる添加成分を含有する第一のスラリー材料5を、浴形の石膏型に流し込み、ここで該材料は、流し込まれた第一のスラリー材料5の露出した表面を有する第一のスラリー層7を形成する。第一のスラリー層7は、複合体9のベース体層10を形成する。第一のスラリー材料5は、石膏型の可能な充填高さの約2/3を占める。空洞の形は500mm×500mmの生寸法を有する薄板形状を可能にする。
ケイ素を添加成分として含有する第一のスラリー材料5及び添加成分を含有していない第二のスラリー材料6からなる本発明による複合体のために、固形分含量を除き例1からの第一及び第二のスラリー材料に相当する2つのスラリー材料を用いる。しかしながら、ここで、2つのスラリー材料の固形分含有率は、それぞれ約80質量%である。
第一のスラリー材料5は、この場合、添加成分4として炭素を含有する。10kgの第一のスラリー材料5の出発物質用に、石英ガラスで内張りされた約20リットルの体積容量を有するドラムミル中で、天然石英原料の溶融によって得られた8.2kgの非晶質石英ガラス粒2を、3μS未満の伝導率を有する1.8kgの脱イオン水3と混合する。石英ガラス粒2は、予め高温塩素処理で精製したものである;クリストバライト含有率は1質量%を下回ることに留意されたい。石英ガラス流2は、70μmを下回る平均粒径を有する。
配合1
R30 250g
R15 500g
R5 200g
上述の成分を水に分散させることで、86質量%の固形分含有率が得られる。
R15 400g
R5 90g
熱分解ケイ酸:10g 200m2/gのBET表面積を有する。
Claims (14)
- 第一の濃度の添加成分を含有する高ケイ酸含有材料からなる第一の層と、第一の濃度とは異なる第二の濃度の添加成分を含有する高ケイ酸含有材料からなる第二の層とが結合された状態で備えられ、かつ第一及び第二の濃度が0以上である複合体を製造する方法であって、以下の方法工程:
(a)露出した表面を有する第一のスラリー層を、第一の分散媒と、第一の分散媒に分散された第一のSiO2粒子、及び第一の濃度の添加成分を含有する第一のスラリー材料を用いて製造する工程、
(b)第二の分散媒と、第二の分散媒に分散された第二のSiO2粒子、及び第一の濃度とは異なる第二の濃度の添加成分を含有する第二のスラリー材料を準備する工程、
(c)第二のスラリー材料を第一のスラリー層の露出表面上に施与することによって複合体−前駆生成物を形成する工程
並びに
(d)複合体−前駆生成物を加熱して複合体を形成する工程
を含む方法。 - 第一及び第二のSiO2含有スラリー材料が、それぞれ少なくとも65質量%の固形分含有率を有することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 第一及び第二のSiO 2 含有スラリー材料が、それぞれ少なくとも75質量%の固形分含有率を有することを特徴とする、請求項1又は2記載の方法。
- 第一及び第二のSiO2含有スラリー材料が、それらの固形分含有率について互いに最大5質量%異なることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 方法工程(a)による第一のスラリー層の製造及び方法工程(c)による複合体−前駆生成物の形成を、吸引型を用いて行い、吸引型に第一のSiO2スラリー材料及び第二のSiO2スラリー材料を順次導入することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 方法工程(a)による第一のスラリー層の製造が、少なくとも30分の沈殿段階を含み、その後に第一のスラリー層の表面から第一のスラリー材料の上澄みを除去することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 第二のSiO2含有スラリー材料の施与を、第一のスラリー層の露出表面に対して3°〜15°の範囲の角度で案内される注入流によって行うことを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 注入流が水平断面で細長い形を有することを特徴とする、請求項7記載の方法。
- 第一及び第二のSiO2含有スラリー材料が、1μm〜50μmの範囲の粒径を有する非晶質SiO2粒子を含有し、粒子が裂片状及び/又は球状の形で存在することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 添加成分として、SiO2含有スラリー材料中にケイ素粒子及び/又は炭素粒子が含まれていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 0.1質量%〜5質量%の範囲の固形分割合を有するSi粒子がSiO2含有スラリー材料中に含まれていることを特徴とする請求項10記載の方法。
- 0.01質量%〜3質量%の範囲の固形分含有率を有する炭素粒子がSiO2含有スラリー材料中に含まれていることを特徴とする、請求項10記載の方法。
- 最大1400℃の温度で加熱を行い、安定した複合体を形成することを特徴とする、請求項10から12までのいずれか1項記載の方法。
- ケイ素粒子及び/又は炭素粒子を含有するSiO2スラリー材料が、複合体のベース体層を形成することを特徴とする、請求項10から12までのいずれか1項記載の方法。
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