JP6831754B2 - Transparent silica glass and its manufacturing method - Google Patents

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JP6831754B2 JP2017111213A JP2017111213A JP6831754B2 JP 6831754 B2 JP6831754 B2 JP 6831754B2 JP 2017111213 A JP2017111213 A JP 2017111213A JP 2017111213 A JP2017111213 A JP 2017111213A JP 6831754 B2 JP6831754 B2 JP 6831754B2
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Description

本発明は、透明シリカガラス及びその製造方法に関する。 The present invention relates to transparent silica glass and a method for producing the same.

現在、白色LED市場は大きな広がりを見せており、チップの高輝度化に伴い樹脂の高耐熱、高耐衝撃が要求され、現在は高輝度LEDにはシリコーンが主に用いられている。 At present, the white LED market is expanding greatly, and high heat resistance and high impact resistance of resins are required as the brightness of chips is increased. Currently, silicone is mainly used for high brightness LEDs.

また、最近では殺菌用途などでUV LEDが展開されるようになってきた。UV LEDは波長が400nmの領域を主な発光波長としているため、非常に高い耐熱性、耐衝撃性、耐変色性が求められる。しかし、シリコーンはUV領域になると分解が進み、クラックや変色といった問題が発生してきている。 Recently, UV LEDs have been developed for sterilization applications. Since UV LEDs mainly emit light in a wavelength region of 400 nm, extremely high heat resistance, impact resistance, and discoloration resistance are required. However, silicone is decomposed in the UV region, and problems such as cracks and discoloration are occurring.

そこで、現在では有機成分を入れずに、UV LEDチップ直上にガラスなどがリフレクタとハーメチックシールされているLEDの構造がほとんどである。しかしガラスに関しても短波長の吸収の少ないガラスを使用するとなると石英ガラスしかなく、価格としては非常に高価なものとなり、ガラスの構造についても平板構造しかできず多種多彩なレンズ構造やフレネル構造などを搭載することが困難であった。 Therefore, at present, most of the LED structures have a glass or the like hermetically sealed with a reflector directly above the UV LED chip without adding an organic component. However, when it comes to glass that absorbs less short wavelengths, there is only quartz glass, which is very expensive, and the glass structure can only be a flat plate structure, and a wide variety of lens structures and Fresnel structures can be used. It was difficult to install.

従来から、無機粉体とバインダーの混練物を成形し、焼結することによって製造するガラス焼結体は知られているが、高純度・高透明の成形物を得ることは困難であった(特許文献1)。また、メチルセルロースやメチルヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体(特許文献2、3)やポリビニルアルコール(PVA)(特許文献4)などで成形し、焼結させて透明シリカガラスを製造する方法が見出されている。しかし、セルロース誘導体をバインダーとして用いた場合では成形性は良好だがセルロース誘導体内の不純物が残存して高透明性を発揮することが困難であった。また、PVAをバインダーとして用いた場合も同様にPVAの可塑剤などが不純物として混入することで焼結後の透明性に問題があり、量産化するには困難が多かった。更に、従来から、ゾル−ゲル法でpHを調整したシリカ含有ゲルを焼結する方法は知られているが(特許文献5、6)、この製造方法は手順が煩雑であった。 Conventionally, a glass sintered body produced by molding a kneaded product of an inorganic powder and a binder and sintering it has been known, but it has been difficult to obtain a high-purity and highly transparent molded product (). Patent Document 1). Further, a method has been found in which a transparent silica glass is produced by molding with a cellulose derivative such as methyl cellulose or methyl hydroxyethyl cellulose (Patent Documents 2 and 3) or polyvinyl alcohol (PVA) (Patent Document 4) and sintering the mixture. There is. However, when the cellulose derivative is used as a binder, the moldability is good, but impurities in the cellulose derivative remain and it is difficult to exhibit high transparency. Further, when PVA is used as a binder as well, there is a problem in transparency after sintering due to the inclusion of a plasticizer of PVA as an impurity, and it is often difficult to mass-produce it. Further, conventionally, a method of sintering a silica-containing gel whose pH has been adjusted by a sol-gel method has been known (Patent Documents 5 and 6), but the procedure of this production method is complicated.

特開2008−266087号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-266087 特開2009−120444号公報JP-A-2009-120444 特開2013−525156号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-525156 特開2009−007185号公報JP-A-2009-007185 特表2011−530468号公報Japanese Patent Publication No. 2011-530468 特表2010−502554号公報Special Table 2010-502554

そこで本発明では上記事情に鑑み、高純度かつ高透明な透明シリカガラスを提供することを目的とする。また、高純度かつ高透明な透明シリカガラスを効率よく量産できる製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a transparent silica glass having high purity and high transparency. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of efficiently mass-producing high-purity and highly transparent transparent silica glass.

上記課題を解決するために、本発明では、
下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物の焼結体である透明シリカガラスを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
The following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organosilicon-based binder having 0 or more alkoxysilyl groups: A transparent silica glass which is a sintered body of a composition containing 0.1 to 20 parts by mass is provided.

本発明のような透明シリカガラスであれば、高純度かつ高透明な透明シリカガラスとなる。 A transparent silica glass as in the present invention is a highly pure and highly transparent transparent silica glass.

このとき、前記(B)成分が、下記(B1)成分及び(B2)成分;
(B1)下記式(1)

Figure 0006831754
(式中、Rは炭素数1〜10の1価の有機基であり、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、x及びyは、それぞれ0<x≦1、0≦y≦3であり、かつ0<x+y<4である。)
で示される有機ケイ素化合物、
(B2)下記式(2)
Figure 0006831754
(式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子であり、Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、aは0〜0.7、bは0〜0.9、cは0.01〜0.99、dは0〜0.50、eは0.001〜0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン、
から選ばれる1種以上の化合物を含むものであることが好ましい。 At this time, the component (B) is the following component (B1) and component (B2);
(B1) The following formula (1)
Figure 0006831754
(In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and one or more of X is an alkoxy group, and x And Y are 0 <x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 3, respectively, and 0 <x + y <4).
Organosilicon compound, indicated by
(B2) The following formula (2)
Figure 0006831754
(In the formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, one or more of R'is a hydrogen atom, X is the same as above, and one of X is The above are alkoxy groups, a is 0 to 0.7, b is 0 to 0.9, c is 0.01 to 0.99, d is 0 to 0.50, and e is 0.001 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.)
Organopolysiloxane, indicated by
It is preferable that the compound contains one or more compounds selected from the above.

このような(B)成分であれば、バインダーとして好適であり、より透明性に優れた透明シリカガラスとなる。 Such a component (B) is suitable as a binder and becomes a transparent silica glass having more excellent transparency.

また、前記(B)成分が、水素原子と炭素数1〜10のアルコキシ基とをそれぞれ1個以上ずつ有するケイ素原子を1分子中に1個以上含むものであることが好ましい。 Further, it is preferable that the component (B) contains one or more silicon atoms having one or more hydrogen atoms and one or more alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms in one molecule.

このような(B)成分であれば、より確実かつ簡単にボイドやクラックのない透明シリカガラスとなる。 With such a component (B), a transparent silica glass without voids or cracks can be obtained more reliably and easily.

更に、前記(B)成分の23℃における粘度が、0.1〜10,000mPa・sであることが好ましい。 Further, the viscosity of the component (B) at 23 ° C. is preferably 0.1 to 10,000 mPa · s.

このような(B)成分であれば、脱脂や焼結時に空隙が発生する恐れがない透明シリカガラスとなる。 With such a component (B), a transparent silica glass is obtained in which voids are not likely to be generated during degreasing or sintering.

またこのとき、前記(B)成分が、少なくとも前記(B2)成分を含み、該(B2)成分が空気中で最高温度を1,000℃にしてJIS K 7120:1987記載の方法で測定したTGA分析における残分率が40%以上のものであることが好ましい。 At this time, the component (B) contains at least the component (B2), and the component (B2) has a maximum temperature of 1,000 ° C. in the air and is measured by the method described in JIS K 7120: 1987. It is preferable that the residual ratio in the analysis is 40% or more.

上記のような(B)成分であれば、組成物の脱脂時及び焼結時に球状シリカ粒子間に大きな空隙が発生する恐れがなく、焼結後にクラックや失透が生じる恐れがない透明シリカガラスとなる。 With the component (B) as described above, there is no risk of large voids being generated between spherical silica particles during degreasing and sintering of the composition, and there is no risk of cracking or devitrification after sintering. It becomes.

また、本発明では、下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物を調製する工程の後に、該組成物を成形し、成形体を形成する工程、次いで、該成形体を400〜1,200℃で10分間〜12時間加熱し、脱脂する工程、さらに、該脱脂した成形体を1,400〜1,800℃で1〜60分間加熱し、焼結する工程を有する透明シリカガラスの製造方法を提供する。
Further, in the present invention, the following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organic silicon-based binder having two or more alkoxysilyl groups: After the step of preparing a composition containing 0.1 to 20 parts by mass, the step of molding the composition to form a molded product, and then the molded product. Is heated at 400 to 1,200 ° C. for 10 minutes to 12 hours to degrease, and further comprises a step of heating the degreased molded product at 1,400 to 1,800 ° C. for 1 to 60 minutes and sintering. A method for producing transparent silica glass is provided.

本発明のような製造方法であれば、高純度かつ高透明な透明シリカガラスを効率よく量産できる。 With the production method as in the present invention, high-purity and highly transparent transparent silica glass can be efficiently mass-produced.

このとき、前記(B)成分として、下記(B1)成分及び(B2)成分;
(B1)下記式(1)

Figure 0006831754
(式中、Rは炭素数1〜10の1価の有機基であり、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、x及びyは、それぞれ0<x≦1、0≦y≦3であり、かつ0<x+y<4である。)
で示される有機ケイ素化合物、
(B2)下記式(2)
Figure 0006831754
(式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子であり、Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、aは0〜0.7、bは0〜0.9、cは0.01〜0.99、dは0〜0.50、eは0.001〜0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン、
から選ばれる1種以上の化合物を含むものを用いることが好ましい。 At this time, as the component (B), the following component (B1) and component (B2);
(B1) The following formula (1)
Figure 0006831754
(In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and one or more of X is an alkoxy group, and x And Y are 0 <x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 3, respectively, and 0 <x + y <4).
Organosilicon compound, indicated by
(B2) The following formula (2)
Figure 0006831754
(In the formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, one or more of R'is a hydrogen atom, X is the same as above, and one of X is The above are alkoxy groups, a is 0 to 0.7, b is 0 to 0.9, c is 0.01 to 0.99, d is 0 to 0.50, and e is 0.001 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.)
Organopolysiloxane, indicated by
It is preferable to use one containing one or more compounds selected from the above.

このような(B)成分を用いた製造方法であれば、より透明性に優れた透明シリカガラスを容易に作製できる。 With such a production method using the component (B), transparent silica glass having more excellent transparency can be easily produced.

また、前記(B)成分として、水素原子と炭素数1〜10のアルコキシ基とをそれぞれ1個以上ずつ有するケイ素原子を1分子中に1個以上含む有機ケイ素系バインダーを用いることが好ましい。 Further, as the component (B), it is preferable to use an organosilicon binder containing at least one silicon atom having one or more hydrogen atoms and one or more alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms in one molecule.

このような(B)成分を用いた製造方法であれば、より確実にボイドやクラックのない高品質の透明シリカガラスを容易に作製できる。 With such a production method using the component (B), high-quality transparent silica glass without voids or cracks can be easily produced more reliably.

更に、前記(B)成分として、23℃における粘度が0.1〜10,000mPa・sであるものを用いることが好ましい。 Further, as the component (B), it is preferable to use a component having a viscosity at 23 ° C. of 0.1 to 10,000 mPa · s.

このような(B)成分を用いた製造方法であれば、脱脂や焼結時の空隙の発生が抑制された透明シリカガラスを容易に作製できる。 With such a production method using the component (B), transparent silica glass in which the generation of voids during degreasing and sintering is suppressed can be easily produced.

またこのとき、前記焼結工程の前に、塩化水素ガス雰囲気下で、前記形成体を1,000〜1,500℃で0.5〜5時間加熱し、純化する工程を含むことが好ましい。 Further, at this time, it is preferable to include a step of heating the formed body at 1,000 to 1,500 ° C. for 0.5 to 5 hours to purify the formed product in a hydrogen chloride gas atmosphere before the sintering step.

このように純化する工程を含む製造方法であれば、焼結時に失透の原因となりうる不純物を除去することで失透の発生が更に抑制された透明シリカガラスを製造できる。 With the manufacturing method including the purification step as described above, it is possible to manufacture transparent silica glass in which the occurrence of devitrification is further suppressed by removing impurities that may cause devitrification during sintering.

更に、前記(B)成分として、少なくとも前記(B2)成分を含み、該(B2)成分が空気中で最高温度を1,000℃にしてJIS K 7120:1987記載の方法で測定したTGA分析における残分率が40%以上であるものを用いることが好ましい。 Further, in the TGA analysis, the component (B) contains at least the component (B2), and the component (B2) has a maximum temperature of 1,000 ° C. in the air and is measured by the method described in JIS K 7120: 1987. It is preferable to use one having a residual ratio of 40% or more.

このような(B)成分を使用した製造方法であれば、組成物の脱脂時及び焼結時にシリカ間に大きな空隙を発生させる恐れがなく、焼結後にクラックや失透が生じる恐れがない透明シリカガラスを容易に製造することができる。 If the production method uses the component (B), there is no risk of large voids being generated between the silicas during degreasing and sintering of the composition, and there is no risk of cracks or devitrification after sintering. Silica glass can be easily produced.

以上のように、本発明の透明シリカガラスであれば、バインダーとしてシリカ組成に近い有機ケイ素系バインダー(シラン又は縮合型シロキサン)を用いることで、シリカとの親和性を高めてクラックやボイド、くすみの発生を抑制し、高透明を実現することができる。更に、内部にppmオーダーで残存する失透の原因となる不純物をできる限り減らすことができるため、高純度を実現することができる。また、バインダーに含まれる、アルコキシ基やシラノール基がシリカとの結合、脱脂、及び焼結時の化学的結合の形成を促進することで、透明性が非常に高く、広い波長で透過率に優れた透明シリカガラスとなる。また、本発明の透明シリカガラスの製造方法であれば、バインダーとして有機ケイ素系バインダーを用いることで、脱脂及び焼結後の変色を極限まで減らすことができ、しかも有機基をできるだけ少なくすることができることから、高温時に反応が進むことによりバインダーがシリカとなるため、従来のバインダーとは異なり脱脂及び焼結時の体積収縮を極限まで減らすことができる。更に、バインダーに起因する触媒や、不要元素を減らすことができるため高品質な透明シリカガラスを安価かつ容易に製造することができ、更に、量産時に工程を合理化できる。 As described above, in the case of the transparent silica glass of the present invention, by using an organic silicon-based binder (silane or condensed siloxane) having a composition similar to that of silica as a binder, the affinity with silica is enhanced and cracks, voids and dullness are enhanced. Can be suppressed and high transparency can be achieved. Furthermore, since impurities that cause devitrification that remain on the order of ppm can be reduced as much as possible, high purity can be achieved. In addition, the alkoxy group and silanol group contained in the binder promote the bond with silica, degreasing, and the formation of a chemical bond during sintering, so that the transparency is very high and the transmittance is excellent at a wide wavelength. It becomes transparent silica glass. Further, in the method for producing transparent silica glass of the present invention, by using an organic silicon-based binder as a binder, discoloration after degreasing and sintering can be reduced to the utmost, and the number of organic groups can be reduced as much as possible. Since the binder becomes silica as the reaction proceeds at a high temperature, the volume shrinkage during degreasing and sintering can be reduced to the utmost, unlike the conventional binder. Further, since the catalyst caused by the binder and unnecessary elements can be reduced, high-quality transparent silica glass can be produced inexpensively and easily, and the process can be rationalized at the time of mass production.

上記のように、高純度かつ高透明な透明シリカガラス、及びこのような透明シリカガラスを効率よく量産できる製造方法の開発が求められていた。 As described above, there has been a demand for the development of high-purity and highly transparent transparent silica glass and a manufacturing method capable of efficiently mass-producing such transparent silica glass.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、バインダーとして有機ケイ素系バインダーを用いることによって、高純度かつ高透明な透明シリカガラスを安価かつ容易に製造できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have found that by using an organosilicon-based binder as a binder, high-purity and highly transparent transparent silica glass can be produced inexpensively and easily. Completed the invention.

すなわち、本発明は、下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物の焼結体である透明シリカガラスである。
That is, the present invention describes the following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organosilicon-based binder having 10 or more alkoxysilyl groups: A transparent silica glass which is a sintered body of a composition containing 0.1 to 20 parts by mass.

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<透明シリカガラス>
(A)球状シリカ粒子
本発明に使用する球状シリカ粒子は、その平均粒径が0.01〜150μmの範囲であり、かつ、そのアスペクト比が1.00〜1.50のものである。平均粒径は、好ましくは0.05〜100μm、より好ましくは、0.1〜10μmである。なお、本発明において、球状シリカ粒子の平均粒径とは、動的光散乱法で測定した粒子の体積平均径の値を指す。また、球状シリカ粒子のアスペクト比は、好ましくは1.00〜1.40、より好ましくは、1.00〜1.20である。なお、本発明において、アスペクト比とは、SEMによる撮影画像によって長径(D)と短径(d)との比、つまりD/dとして測定された値である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
<Transparent silica glass>
(A) Spherical silica particles The spherical silica particles used in the present invention have an average particle size in the range of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50. The average particle size is preferably 0.05 to 100 μm, more preferably 0.1 to 10 μm. In the present invention, the average particle size of the spherical silica particles refers to the value of the volume average diameter of the particles measured by the dynamic light scattering method. The aspect ratio of the spherical silica particles is preferably 1.00 to 1.40, more preferably 1.00 to 1.20. In the present invention, the aspect ratio is a value measured as the ratio of the major axis (D) to the minor axis (d), that is, D / d, by an image taken by SEM.

また、本発明に用いられる球状シリカ粒子としては、天然のシリカから製造されたものよりも、ゾル−ゲル法や、クロロシランの加水分解によって合成し、金属除去精製によってアルミニウム、ナトリウム、鉄などの球状シリカ粒子によく含まれる不純物の量を極限まで減らしたものを用いることが好ましい。不純物量は、本発明では誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−OES)で測定し、絶対検量線法で定量した元素含有量を指す。球状シリカ粒子中のアルミニウム含有量は0.1〜50ppmが好ましく、0.1〜10ppmが更に好ましい。アルミニウム含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.1ppmまで除去できれば十分であり、50ppm以下であれば、失透の原因となる焼結時のシリカの結晶化の進行を抑制できる。また、球状シリカ粒子中のナトリウム含有量は0.01〜1ppmが好ましく、0.05〜1ppmが更に好ましい。ナトリウム含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.01ppmまで除去できれば十分であり、1ppm以下であれば、焼結時の失透の発生を抑制できる。さらに、球状シリカ粒子中の鉄の含有量は0.1〜5ppmが好ましく、0.1〜2ppmが更に好ましい。鉄の含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.1ppmまで除去できれば十分であり、5ppm以下であれば、焼結時の失透の発生を抑制できる。 In addition, the spherical silica particles used in the present invention are more spherical than those produced from natural silica, such as aluminum, sodium, and iron, which are synthesized by the sol-gel method or hydrolysis of chlorosilane and by metal removal purification. It is preferable to use silica particles in which the amount of impurities often contained is reduced to the utmost limit. In the present invention, the amount of impurities refers to the element content measured by an inductively coupled plasma emission spectrophotometer (ICP-OES) and quantified by an absolute calibration curve method. The aluminum content in the spherical silica particles is preferably 0.1 to 50 ppm, more preferably 0.1 to 10 ppm. The smaller the aluminum content, the better, but considering the cost, it is sufficient to remove up to 0.1 ppm, and if it is 50 ppm or less, the progress of crystallization of silica during sintering, which causes devitrification. Can be suppressed. The sodium content in the spherical silica particles is preferably 0.01 to 1 ppm, more preferably 0.05 to 1 ppm. The smaller the sodium content, the better, but in consideration of cost and the like, it is sufficient to remove up to 0.01 ppm, and if it is 1 ppm or less, the occurrence of devitrification during sintering can be suppressed. Further, the iron content in the spherical silica particles is preferably 0.1 to 5 ppm, more preferably 0.1 to 2 ppm. The smaller the iron content, the better, but in consideration of cost and the like, it is sufficient to remove up to 0.1 ppm, and if it is 5 ppm or less, the occurrence of devitrification during sintering can be suppressed.

また球状シリカ粒子の種類としては、シリカバルーン、メソポーラスシリカ、シリカゲル及びステショバイト、クリストバライトなどの結晶性シリカ、さらに石英などが挙げられる。 Examples of the spherical silica particles include silica balloon, mesoporous silica, silica gel and crystalline silica such as stishovite and cristobalite, and quartz.

(A)成分の含有量は焼結体用組成物100質量部中、80〜99.9質量部であり、好ましくは85〜99.5質量部、更に好ましくは90〜99.5質量部である。 The content of the component (A) is 80 to 99.9 parts by mass, preferably 85 to 99.5 parts by mass, and more preferably 90 to 99.5 parts by mass in 100 parts by mass of the composition for a sintered body. is there.

(B)有機ケイ素系バインダー
本発明の(B)成分として用いられる有機ケイ素系バインダーは、(A)成分の球状シリカ粒子同士を密に結着させて、焼結時の空隙をできる限り減らすために添加するものである。(B)成分は、1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有するものであり、好ましくは、水素原子と炭素数1〜10のアルコキシ基とをそれぞれ1個以上ずつ有するケイ素原子を1分子中に1個以上含むものである。
(B) Organosilicon Binder The organosilicon binder used as the component (B) of the present invention closely binds the spherical silica particles of the component (A) to each other to reduce voids during sintering as much as possible. It is to be added to. The component (B) has one or more hydrosilyl groups and one or more alkoxysilyl groups, and preferably has one or more hydrogen atoms and one or more alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms. Is contained in one molecule or more.

また、本発明において、(B)成分の粘度は、JIS K 7117−1:1999記載の回転粘度計によって測定された23℃における値で、好ましくは0.1〜10,000mPa・sであり、より好ましくは1〜8,000mPa・sであり、更に好ましくは1〜1,000mPa・sである。この範囲内であれば、(A)成分の球状シリカ粒子を高充填した際にシリカ表面に(B)成分がきれいになじみ、脱脂や焼結時に空隙をほとんど作らないため好ましい。 Further, in the present invention, the viscosity of the component (B) is a value at 23 ° C. measured by a rotational viscometer described in JIS K 7117-1: 1999, preferably 0.1 to 10,000 mPa · s. It is more preferably 1 to 8,000 mPa · s, and even more preferably 1 to 1,000 mPa · s. Within this range, the component (B) blends neatly into the silica surface when the spherical silica particles of the component (A) are highly filled, and almost no voids are formed during degreasing or sintering, which is preferable.

本発明に用いられる(B)成分は、下記(B1)成分及び(B2)成分;
(B1)下記式(1)

Figure 0006831754
(式中、Rは炭素数1〜10の1価の有機基であり、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、x及びyは、それぞれ0<x≦1、0≦y≦3の正数であり、かつ0<x+y<4である。)
で示される有機ケイ素化合物、
(B2)下記式(2)
Figure 0006831754
(式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子であり、Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、aは0〜0.7、bは0〜0.9、cは0.01〜0.99、dは0〜0.50、eは0.001〜0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン、
から選ばれる1種以上の化合物を含むものであることが好ましい。 The component (B) used in the present invention includes the following component (B1) and component (B2);
(B1) The following formula (1)
Figure 0006831754
(In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and one or more of X is an alkoxy group, and x And y are positive numbers of 0 <x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 3, respectively, and 0 <x + y <4.)
Organosilicon compound, indicated by
(B2) The following formula (2)
Figure 0006831754
(In the formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, one or more of R'is a hydrogen atom, X is the same as above, and one of X is The above are alkoxy groups, a is 0 to 0.7, b is 0 to 0.9, c is 0.01 to 0.99, d is 0 to 0.50, and e is 0.001 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.)
Organopolysiloxane, indicated by
It is preferable that the compound contains one or more compounds selected from the above.

なお、(B1)成分及び(B2)成分は、いずれもヒドロシリル基とアルコキシシリル基をそれぞれ1個以上ずつ有するものであり、ヒドロシリル基及びアルコキシシリル基を、好ましくはそれぞれ1〜100個、より好ましくはそれぞれ1〜20個有するものである。また、(B1)成分と(B2)成分はそれぞれ単独で使用しても併用してもよいが、少なくとも(B2)成分が含まれていることが好ましい。 The component (B1) and the component (B2) both have one or more hydrosilyl groups and one or more alkoxysilyl groups, and preferably 1 to 100 hydrosilyl groups and 1 to 100 alkoxysilyl groups, respectively. Each has 1 to 20 pieces. Further, the component (B1) and the component (B2) may be used alone or in combination, but it is preferable that the component (B2) is contained at least.

本発明において(B)成分は、少なくとも(B2)成分を含み、該(B2)成分が空気中で最高温度を1,000℃にしてJIS K 7120:1987記載の方法で測定したTGA分析における残分率が40%以上のものであることが好ましく、残分率が40〜60%のものであることが更に好ましい。残分率が40%以上であれば、組成物の脱脂時及び焼結時に球状シリカ粒子間の大きな空隙の発生を抑制でき、焼結後のクラックや失透の発生を抑制できる。 In the present invention, the component (B) contains at least the component (B2), and the component (B2) remains in the TGA analysis measured by the method described in JIS K 7120: 1987 at a maximum temperature of 1,000 ° C. in the air. The fraction is preferably 40% or more, and more preferably the residual ratio is 40 to 60%. When the residual ratio is 40% or more, the generation of large voids between spherical silica particles can be suppressed during degreasing and sintering of the composition, and the generation of cracks and devitrification after sintering can be suppressed.

なお、本発明における残分率は、例えば、TGA装置(TAインスツルメント製 Q500)で、サンプル10mgを秤量し、25℃から1,000℃まで昇温速度を20℃/分で昇温して、1,000℃で30分間保持した後、サンプル質量を測定して下記式によって求めることができる。

Figure 0006831754
The residual ratio in the present invention is, for example, a TGA device (Q500 manufactured by TA Instruments), weighing 10 mg of a sample, and raising the temperature from 25 ° C. to 1,000 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min. After holding the sample at 1,000 ° C. for 30 minutes, the sample mass can be measured and calculated by the following formula.
Figure 0006831754

(B)成分の含有量は、焼結体用組成物100質量部中、0.1〜20質量部であり、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。以下それぞれについて順に詳述する。 The content of the component (B) is 0.1 to 20 parts by mass, preferably 0.1 to 10 parts by mass, and 0.1 to 5 parts by mass in 100 parts by mass of the composition for a sintered body. Is more preferable. Each of them will be described in detail below in order.

(B1)有機ケイ素化合物
本発明に用いられる(B1)成分は、下記式(1)

Figure 0006831754
で示される有機ケイ素化合物(オルガノハイドロジェンシラン)である。 (B1) Organosilicon compound The component (B1) used in the present invention has the following formula (1).
Figure 0006831754
It is an organosilicon compound (organohydrogensilane) represented by.

上記式中、Rは、炭素数1〜10の1価の有機基であり、アルコキシ基ではなく、例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基などのアルケニル基、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−グリシドキシプロピル基、3−メタクリロキシプロピル基、N−2(アミノエチル)γ―アミノプロピル基、3−アミノプロピル基、N−フェニル―3−アミノプロピル基、3−メルカプトプロピル基、2−シアノエチル基、3−シアノプロピル基、カルビノール基などが挙げられる。 In the above formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms and is not an alkoxy group. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert- Alkyl group such as butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, cycloalkyl group such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, phenyl group, trill group, xylyl group, naphthyl group and other aryl Aralkyl group such as group, benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, alkenyl group such as vinyl group and allyl group, 2- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyl group, 3-glycidoxypropyl group, 3-methacyl Roxypropyl group, N-2 (aminoethyl) γ-aminopropyl group, 3-aminopropyl group, N-phenyl-3-aminopropyl group, 3-mercaptopropyl group, 2-cyanoethyl group, 3-cyanopropyl group, Examples include a carbinol group.

上記式中、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10、好ましくは1〜3のアルコキシ基であり、好ましい例としてはヒドロキシ基、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、イソプロピル基などが挙げられる。また、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基である。 In the above formula, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and preferred examples thereof include a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propyl group and an isopropyl group. Further, one or more of X are alkoxy groups.

xは0<x≦1.0であり、好ましくは0<x≦0.5、更に好ましくは0<x≦0.3である。yは0≦y≦3であり、好ましくは、0〜2.0、更に好ましくは0〜1.5である。なお、0<x+y<4である。 x is 0 <x ≦ 1.0, preferably 0 <x ≦ 0.5, and more preferably 0 <x ≦ 0.3. y is 0 ≦ y ≦ 3, preferably 0 to 2.0, and more preferably 0 to 1.5. It should be noted that 0 <x + y <4.

(B1)成分の有機ケイ素化合物の具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシランなどのトリアルコキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシランなどのアルキルアルコキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン化合物が挙げられ、好ましくはトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシランが挙げられる。なお、これらのアルコキシシランは1種あるいは2種以上混合して使用しても良い。また、これらに限定するものではない。 Specific examples of the organic silicon compound as the component (B1) include trialkoxysilanes such as trimethoxysilane and triethoxysilane, alkylalkoxysilanes such as methyldimethoxysilane and methyldiethoxysilane, and 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane. Examples thereof include alkoxysilane compounds, preferably trimethoxysilane, triethoxysilane, and methyldiethoxysilane. In addition, these alkoxysilanes may be used alone or in mixture of 2 or more types. Moreover, it is not limited to these.

(B2)オルガノポリシロキサン
本発明に用いられる(B2)成分は下記式(2)

Figure 0006831754
で示されるオルガノポリシロキサンである。 (B2) Organopolysiloxane The component (B2) used in the present invention is the following formula (2).
Figure 0006831754
It is an organopolysiloxane represented by.

上記式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子である。Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基である。R’、Xの例としては(B1)成分で挙げたものと同様の基が挙げられる。aは0〜0.7であり、好ましくは0〜0.65であり、より好ましくは0〜0.60である。bは0〜0.9であり、より好ましくは0〜0.80、更に好ましくは0〜0.75である。cは0.01〜0.99であり、好ましくは0.01〜0.98、より好ましくは0.2〜0.95である。dは0〜0.50であり、好ましくは0〜0.3であり、より好ましくは0〜0.25である。eは0.001〜0.25であり、好ましくは0.01〜0.25、より好ましくは0.15〜0.25である。但しa+b+c+d+e=1.0である In the above formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, and one or more of R'is a hydrogen atom. X is the same as described above, and one or more of X are alkoxy groups. Examples of R'and X include the same groups as those mentioned in the component (B1). a is 0 to 0.7, preferably 0 to 0.65, and more preferably 0 to 0.60. b is 0 to 0.9, more preferably 0 to 0.80, still more preferably 0 to 0.75. c is 0.01 to 0.99, preferably 0.01 to 0.98, and more preferably 0.2 to 0.95. d is 0 to 0.50, preferably 0 to 0.3, and more preferably 0 to 0.25. e is 0.001 to 0.25, preferably 0.01 to 0.25, and more preferably 0.15 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.

(B2)成分は直鎖、分岐、環状、及び網目状構造のいずれを有していてもよく、R’SiO1/2単位(M単位)、R’SiO2/2単位(D単位)、R’SiO3/2単位(T単位)、及びSiO4/2単位(Q単位)のいずれから構成されていてもよいが、必ずD単位を含む。(B2)成分を使用する場合、D単位を有していないと、(B)成分を23℃で0.1〜10,000mPa・sを有するものとすることができない。また、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を有していれば、(B)成分同士の縮合反応が円滑に進むため好ましい。特にD単位、M単位から成り、直鎖構造(連続するD単位)を有するシリコーンオイルなどが好ましい。このシリコーンオイルはQ単位を含んでいてもよい。また、(B2)成分は、(B1)成分のアルコキシシランの部分加水分解縮合物であってもよい。この場合、メチルトリメトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどの部分加水分解縮合物が好ましい。 Component (B2) is a linear, branched, cyclic, and may have any of the network structure, R '3 SiO 1/2 units (M units), R' 2 SiO 2/2 units (D units ), R'SiO 3/2 unit (T unit), and SiO 4/2 unit (Q unit), but always includes the D unit. When the component (B2) is used, the component (B) cannot be assumed to have 0.1 to 10,000 mPa · s at 23 ° C. unless it has a D unit. Further, it is preferable to have an alkoxy group bonded to a silicon atom because the condensation reaction between the components (B) proceeds smoothly. In particular, silicone oil which is composed of D unit and M unit and has a linear structure (continuous D unit) is preferable. This silicone oil may contain Q units. Further, the component (B2) may be a partially hydrolyzed condensate of the alkoxysilane of the component (B1). In this case, partially hydrolyzed condensates such as methyltrimethoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyldiethoxysilane, and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane are preferred.

(C)(B)成分以外の有機ケイ素系バインダー
本発明に用いられる焼結体用組成物には、(C)成分として、(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーを、必要に応じて配合することもできる。このような(C)成分としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンなどのアルキルアルコキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシランなどのアリールアルコキシシラン、ヒドロキシトリメトキシシラン、ヒドロキシトリエトキシシランなどのヒドロキシトリアルコキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−(2−ヒドロキシエチル)プロピルトリメトキシシランなどのカルビノール基含有シラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−(N−ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、などのアミノ基含有アルコキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアネートアルコキシシラン、2−シアノエチルトリメトキシシラン、3−シアノプロピルトリエトキシシランなどのシアノ基含有シラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリスエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのアルコキシシラン化合物等が挙げられ、好ましくはテトラメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。なお、これらのアルコキシシランは1種あるいは2種以上混合して使用しても良い。また、これらに限定するものではない。
(C) Organosilicon-based binder other than the component (B) The composition for a sintered body used in the present invention contains an organosilicon-based binder other than the component (B) as the component (C), if necessary. You can also do it. Examples of the component (C) include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and methyltriethoxysilane. Alkylalkoxysilanes such as n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane, methylphenyldimethoxysilane, methylphenyldiethoxysilane, Arylalkoxysilanes such as diphenyldimethyldimethoxysilane, diphenyldimethyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, hydroxytrialkoxysilane, hydroxytrimethoxysilane, hydroxytriethoxysilane and the like, 2 Carbinol group-containing silanes such as −hydroxyethyltrimethoxysilane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 3- (2-hydroxyethyl) propyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxy Epyl group-containing alkoxysilanes such as propylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N- 2- (Aminoethyl) 3-Aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (Aminoethyl) 3-Aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-Aminopropyltrimethoxysilane, 3-Aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl- Amino group-containing alkoxysilanes such as 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-allylaminopropyltrimethoxysilane, N- (N-vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanate Propyl triethoxysilane, isocyanate alkoxysilane such as tris- (trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, cyano group-containing silane such as 2-cyanoethyltrimethoxysilane, 3-cyanopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane, Bis (Trisue Examples thereof include an alkoxysilane compound such as toxisilylpropyl) tetrasulfide, and preferably tetramethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. In addition, these alkoxysilanes may be used by 1 type or a mixture of 2 or more types. Moreover, it is not limited to these.

なお、(C)成分を添加する場合、(B)成分及び(C)成分を混合した有機ケイ素系バインダー組成物は、上述の(B)成分の好ましい粘度範囲、好ましい残分率、及び好ましい含有量などを満たすことが好ましい。 When the component (C) is added, the organosilicon binder composition in which the component (B) and the component (C) are mixed has a preferable viscosity range, a preferable residual ratio, and a preferable content of the component (B) described above. It is preferable to satisfy the amount and the like.

本発明の透明シリカガラスは、このような組成物(焼結体用組成物)の焼結体である。このような本発明の透明シリカガラスであれば、バインダーとしてシリカ組成に近い有機ケイ素系バインダーを用いることで、シリカとの親和性を高めてクラックやボイド、くすみの発生を抑制し、高透明を実現することができる。更に、内部にppmオーダーで残存する失透の原因となる不純物をできる限り減らすことができるため、高純度を実現することができる。また、バインダーに含まれる、アルコキシ基やシラノール基がシリカとの結合、脱脂、及び焼結時の化学的結合の形成を促進することで、透明性が非常に高く、広い波長で透過率に優れた透明シリカガラスとなる。 The transparent silica glass of the present invention is a sintered body of such a composition (composition for a sintered body). In the case of such transparent silica glass of the present invention, by using an organic silicon-based binder having a composition close to that of silica as a binder, the affinity with silica is enhanced, the occurrence of cracks, voids and dullness is suppressed, and high transparency is achieved. It can be realized. Furthermore, since impurities that cause devitrification that remain on the order of ppm can be reduced as much as possible, high purity can be achieved. In addition, the alkoxy group and silanol group contained in the binder promote the bond with silica, degreasing, and the formation of a chemical bond during sintering, so that the transparency is very high and the transmittance is excellent at a wide wavelength. It becomes transparent silica glass.

<透明シリカガラスの製造方法>
また、本発明では、下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物を調製する工程の後に、該組成物を成形し、成形体を形成する工程、次いで、該成形体を400〜1,200℃で10分間〜12時間加熱し、脱脂する工程、さらに、該脱脂した成形体を1,400〜1,800℃で1〜60分間加熱し、焼結する工程を有する透明シリカガラスの製造方法を提供する。以下、各工程について詳しく説明する。
<Manufacturing method of transparent silica glass>
Further, in the present invention, the following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organic silicon-based binder having two or more alkoxysilyl groups: After the step of preparing a composition containing 0.1 to 20 parts by mass, the step of molding the composition to form a molded product, and then the molded product. Is heated at 400 to 1,200 ° C. for 10 minutes to 12 hours to degrease, and further comprises a step of heating the degreased molded product at 1,400 to 1,800 ° C. for 1 to 60 minutes and sintering. A method for producing transparent silica glass is provided. Hereinafter, each step will be described in detail.

組成物調製方法
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、まず、(A)成分と(B)成分を含む組成物(焼結体用組成物)を調製する。なお、(A)成分及び(B)成分については、上述の透明シリカガラスの説明で挙げたものと同様のものを使用することができる。また、この組成物には、上述の(C)成分(即ち、(B)成分以外の有機ケイ素系バインダー)を配合してもよい。組成物は、上述した各成分を同時に、又は別々に、必要により加熱処理を加えながら撹拌、溶解、混合及び分散させることにより調製することができるが、通常は、(B1)成分と(B2)成分、更には必要に応じて(C)成分を先に混合し有機ケイ素系バインダー組成物を調製した後に、球状シリカ粒子(A)と混合することが好ましい。
Composition Preparation Method In the method for producing transparent silica glass of the present invention, first, a composition (composition for a sintered body) containing the component (A) and the component (B) is prepared. As the component (A) and the component (B), the same components as those mentioned in the above description of the transparent silica glass can be used. Further, the above-mentioned component (C) (that is, an organosilicon binder other than the component (B)) may be added to this composition. The composition can be prepared by stirring, dissolving, mixing and dispersing each of the above-mentioned components simultaneously or separately with heat treatment if necessary, but usually, the component (B1) and the component (B2) are prepared. It is preferable that the components, and if necessary, the component (C) are first mixed to prepare an organosilicon binder composition, and then mixed with the spherical silica particles (A).

調製した有機ケイ素系バインダー組成物に球状シリカ粒子(A)を混合する際の撹拌等の操作に用いる装置は特に限定されないが、撹拌、加熱装置を備えたライカイ機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー、自転公転式ミキサー等を用いることができる。また、これら装置を適宜組み合わせてもよい。 The device used for operations such as stirring when mixing the spherical silica particles (A) with the prepared organosilicon binder composition is not particularly limited, but a Raikai machine equipped with a stirring and heating device, three rolls, a ball mill, and a planeta. A Lee mixer, a rotating / revolving mixer, or the like can be used. Moreover, you may combine these devices as appropriate.

成形工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、次に、上記のようにして調製した焼結体用組成物を成形し、成形体を形成する。成形方法は特に限定されず、公知の方法で所望の形状に成形すればよい。
Molding Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, the composition for a sintered body prepared as described above is then molded to form a molded product. The molding method is not particularly limited, and it may be molded into a desired shape by a known method.

脱脂工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、次に、上記のようにして形成した成形体を400〜1,200℃で10分間〜12時間加熱し、脱脂する。焼結体用組成物は、脱脂することにより徐々に炭素成分が除去される。脱脂工程がないと、焼結時に残存する炭素成分が炭化してしまい、失透の原因となる。脱脂工程は塩化水素ガス以外、例えばヘリウムガスや窒素ガスの雰囲気下で最高温度が400〜1,200℃、好ましくは500〜1,000℃で10分〜12時間、好ましくは1〜6時間処理する。400℃未満では脱脂が十分に進まず、焼結時に失透する。1,200℃を超えると、シリカの結晶化が進み失透する。
Solventing Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, the molded product formed as described above is then heated at 400 to 1,200 ° C. for 10 minutes to 12 hours to degreas. The carbon component of the sintered body composition is gradually removed by degreasing. Without the degreasing step, the carbon component remaining at the time of sintering will be carbonized, which will cause devitrification. The degreasing step is performed at a maximum temperature of 400 to 1,200 ° C., preferably 500 to 1,000 ° C. for 10 minutes to 12 hours, preferably 1 to 6 hours in an atmosphere other than hydrogen chloride gas, for example, helium gas or nitrogen gas. To do. If the temperature is lower than 400 ° C., degreasing does not proceed sufficiently and degreasing occurs during sintering. If the temperature exceeds 1,200 ° C., silica crystallizes and devitrifies.

純化工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、焼結工程前にAl、Na及びFeなどを除去する工程である純化工程を取り入れてもよい。純化工程を行う場合は、塩化水素ガス雰囲気下で最高温度が1,000〜1,500℃、好ましくは1,000〜1,300℃、より好ましくは1,100〜1,300℃で0.5〜5時間、好ましくは0.5〜2時間の条件で処理する。
Purification Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, a purification step which is a step of removing Al, Na, Fe and the like may be incorporated before the sintering step. When the purification step is performed, the maximum temperature is 1,000 to 1,500 ° C., preferably 1,000 to 1,300 ° C., more preferably 1,100 to 1,300 ° C. in a hydrogen chloride gas atmosphere. The treatment is carried out under the conditions of 5 to 5 hours, preferably 0.5 to 2 hours.

焼結工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、次に、上記のようにして脱脂(必要に応じて純化)した成形体を1,400〜1,800℃で1〜60分間加熱し、焼結することで透明シリカガラスを作製する。脱脂後の本発明の組成物の焼結条件は特に制限されるものではないが、通常、不活性ガス、例えばヘリウムガスや窒素ガス等の雰囲気下で1,400〜1,800℃、好ましくは1,500〜1,800℃で焼結させることができる。1,400℃未満ではシリカ同士の融着による焼結が進まず、失透する。1,800℃以上ではシリカの結晶化が促進され、失透する。焼結時間は1分〜60分、好ましくは1〜30分程度で焼結させることができる。1分未満だとシリカ同士が十分に融着せず、失透する。60分を超えてくるとシリカの結晶化が更に促進されるため失透する。
Sintering Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, the molded product degreased (purified if necessary) as described above is then heated at 1,400 to 1,800 ° C. for 1 to 60 minutes. Transparent silica glass is produced by sintering. The sintering conditions of the composition of the present invention after degreasing are not particularly limited, but are usually 1,400 to 1,800 ° C., preferably 1,400 to 1,800 ° C. under an atmosphere of an inert gas such as helium gas or nitrogen gas. It can be sintered at 1,500 to 1,800 ° C. If the temperature is lower than 1,400 ° C., sintering due to fusion of silica does not proceed and devitrification occurs. Above 1,800 ° C, crystallization of silica is promoted and devitrification occurs. The sintering time is 1 minute to 60 minutes, preferably about 1 to 30 minutes. If it is less than 1 minute, the silicas will not be sufficiently fused and will be devitrified. If it exceeds 60 minutes, the crystallization of silica is further promoted and the silica is devitrified.

検査工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、焼結工程後に検査工程として、紫外領域から可視領域での透過性を測定するために、JIS K 7105:1981記載の方法で厚さ1mmの透明シリカガラスの透過率を測定する工程を追加することができる。波長が250〜300nmの範囲の光における透過率が90%以上であれば好ましく、92〜100%であれば更に好ましい。このような光透過率であれば、輝度が良好なUV用レンズ材料として好適に用いることができる。上記範囲の光透過性を有する透明シリカガラスを検査工程によって選別することで、高純度・高透明な透明ガラス成形体のみを得ることができる。
Inspection Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, as an inspection step after the sintering step, in order to measure the transmittance from the ultraviolet region to the visible region, the method described in JIS K 7105: 1981 is used to make a transparent material having a thickness of 1 mm. A step of measuring the transmittance of silica glass can be added. It is preferable that the transmittance of light in the wavelength range of 250 to 300 nm is 90% or more, and more preferably 92 to 100%. With such a light transmittance, it can be suitably used as a UV lens material having good brightness. By selecting transparent silica glass having a light transmittance in the above range by an inspection step, only a high-purity and highly transparent transparent glass molded body can be obtained.

このような本発明の透明シリカガラスの製造方法であれば、バインダーとして有機ケイ素系バインダーを用いることで、脱脂及び焼結後の変色を極限まで減らすことができ、しかも有機基をできるだけ少なくすることができることから、高温時に反応が進むことによりバインダーがシリカとなるため、従来のバインダーとは異なり脱脂及び焼結時の体積収縮を極限まで減らすことができる。更に、バインダーに起因する触媒や、不要元素を減らすことができるため高品質な透明シリカガラスを安価かつ容易に製造することができ、更に、量産時に工程を合理化できる。 In such a method for producing transparent silica glass of the present invention, by using an organic silicon-based binder as a binder, discoloration after degreasing and sintering can be reduced to the utmost, and the number of organic groups can be reduced as much as possible. Since the binder becomes silica as the reaction proceeds at a high temperature, the volume shrinkage during degreasing and sintering can be reduced to the utmost, unlike the conventional binder. Further, since the catalyst caused by the binder and unnecessary elements can be reduced, high-quality transparent silica glass can be produced inexpensively and easily, and the process can be rationalized at the time of mass production.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。また、以下の式において、Meはメチル基、Phはフェニル基である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. Further, in the following formula, Me is a methyl group and Ph is a phenyl group.

本発明の実施例及び比較例で用いた材料を示す。
(A)球状シリカ粒子
球状シリカ粒子としては下記表1に記載したものを用いた。
平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置(日機装(株)製「MicrotracHRA(X−100)」)による体積平均径の値を用いた。
The materials used in the Examples and Comparative Examples of the present invention are shown.
(A) Spherical silica particles As the spherical silica particles, those listed in Table 1 below were used.
For the average particle size, the value of the volume average diameter by a laser diffraction type particle size distribution measuring device (“Microtrac HRA (X-100)” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was used.

アスペクト比はSEMによって撮影されたSEM画像を、画像解析ソフト(三谷産業(株)製 WINROOF2015)で求めた長径(D)と短径(d)の比、D/dの値を用いた。 As the aspect ratio, the ratio of the major axis (D) to the minor axis (d) obtained by image analysis software (WINROOF2015 manufactured by Mitani Sangyo Co., Ltd.) and the value of D / d of the SEM image taken by the SEM were used.

金属不純物量は、ICP−OES(Agilent社製 730−ES ICP−OES)で測定した。サンプル0.3gをフッ酸及び硝酸で溶解後、該溶液を加熱乾固させ、該乾固物に対して、濃硝酸0.5mL及び適量の水を加えて加熱濃縮し、再度水で2mLに定容し測定用溶液を調製した。得られた測定値から、絶対検量線法によってAl,Fe,Na量を定量した。 The amount of metal impurities was measured by ICP-OES (730-ES ICP-OES manufactured by Agilent). After dissolving 0.3 g of the sample with hydrofluoric acid and nitric acid, the solution is heated to dryness, 0.5 mL of concentrated nitric acid and an appropriate amount of water are added to the dried product, and the mixture is heated and concentrated, and then reconstituted with water to 2 mL. The volume was adjusted and a measurement solution was prepared. From the obtained measured values, the amounts of Al, Fe, and Na were quantified by the absolute calibration curve method.

Figure 0006831754
アドマファインSO−E5、SO−E5高純度品、SO−C5:アドマテックス(株)製
EMIX−100:(株)龍森製
GB−AC:マコー(株)製
MKCシリカ:日本化成(株)製
Figure 0006831754
Admafine SO-E5, SO-E5 high-purity product, SO-C5: Admatex Co., Ltd. EMIX-100: Ryumori Co., Ltd. GB-AC: Macau Co., Ltd. MKC silica: Nihon Kasei Co., Ltd. Made

(B1)の有機ケイ素化合物については、以下のものを用いた。
有機ケイ素化合物A:トリメトキシシラン(信越化学工業(株)製 KBM−03)
有機ケイ素化合物B:メチルジエトキシシラン(信越化学工業(株)製)
As the organosilicon compound of (B1), the following compounds were used.
Organosilicon compound A: Trimethoxysilane (KBM-03 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Organosilicon compound B: Methyldiethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

(B2)オルガノポリシロキサンについては、以下のものを用いた。
オルガノポリシロキサンA:
(HSiO3/20.926(OMe)0.056(OH)0.018
(B2) As the organopolysiloxane, the following was used.
Organopolysiloxane A:
(HSiO 3/2 ) 0.926 (OMe) 0.056 (OH) 0.018

(C)(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーについては、以下のものを用いた。なお、以下略記「GP」は、3−グリシドキシプロピル基を表し、略記「AP」は3−アミノプロピル基を表す。
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーA:
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(信越化学工業(株)製 KBM−403)
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーB:
2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製 KBM−303)
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーC:
ジフェニルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製 KBM−202)
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーD:
3−アミノプロピルトリメトキシシラン
(信越化学工業(株)製 KBM−903)
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーE:
(MeSiO2/20.833(OH)0.167
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーF:
(MeSiO3/20.546(MeSiO2/20.364(OMe)0.04(OH)0.06
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーG:
(PhSiO2/20.50[Me(HO)Si1/20.50
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーH:
(GPSiO3/20.901(OMe)0.036(OH)0.063
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーI:
(APSiO3/20.926(OMe)0.037(OH)0.037
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーJ:
(MeSiO2/20.996[Me(HO)Si1/20.004
(B)成分以外の有機ケイ素系バインダーK:
(PhSiO2/20.50(MeSiO1/20.50
As the organosilicon binder other than the components (C) and (B), the following ones were used. In the following, the abbreviation "GP" represents a 3-glycidoxypropyl group, and the abbreviation "AP" represents a 3-aminopropyl group.
Organosilicon binder A other than the component (B):
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Organosilicon binder B other than the component (B):
2- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (KBM-303 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Organosilicon binder C other than the component (B):
Diphenyldimethoxysilane (KBM-202 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Organosilicon binder D other than the component (B):
3-Aminopropyltrimethoxysilane (KBM-903 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
Organosilicon binders other than the component (B) E:
(Me 2 SiO 2/2 ) 0.833 (OH) 0.167
Organosilicon binder F other than the component (B):
(Me 2 SiO 3/2 ) 0.546 (Me 2 SiO 2/2 ) 0.364 (OMe) 0.04 (OH) 0.06
Organosilicon binder G other than the component (B):
(Ph 2 SiO 2/2 ) 0.50 [Me 2 (HO) Si 1/2 ] 0.50
Organosilicon binder H other than the component (B):
(GPSiO 3/2 ) 0.901 (OMe) 0.036 (OH) 0.063
Organosilicon binder I other than the component (B):
(APSiO 3/2 ) 0.926 (OMe) 0.037 (OH) 0.037
Organosilicon binder J: other than the component (B)
(Me 2 SiO 2/2 ) 0.996 [Me 2 (HO) Si 1/2 ] 0.004
Organosilicon binder K other than the component (B):
(Ph 2 SiO 2/2 ) 0.50 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.50

(調製例1〜8、比較調製例1〜5)
まず、有機ケイ素系バインダー組成物を下記表2に示す配合でプラネタリーミキサーを用いて調製した。また、調製した有機ケイ素系バインダー組成物について、以下の配合時特性を評価し、その結果を表2に記載した。
(Preparation Examples 1 to 8, Comparative Preparation Examples 1 to 5)
First, an organosilicon binder composition was prepared using a planetary mixer with the formulation shown in Table 2 below. In addition, the prepared organosilicon binder composition was evaluated for the following compounding characteristics, and the results are shown in Table 2.

[粘度]
JIS K 7117−1:1999に準拠してサンプルの23℃での粘度を、回転粘度計によって測定した。
[viscosity]
The viscosity of the sample at 23 ° C. was measured with a rotational viscometer according to JIS K 7117-1: 1999.

[残分率]
TGA装置(TAインスツルメント製 Q500)で、サンプル10mgを秤量し、25℃から1,000℃まで昇温速度を20℃/分で昇温して、1,000℃で30分間保持した後、サンプル質量を測定して下記式によって残分率を求めた。

Figure 0006831754
[Remaining percentage]
After weighing 10 mg of the sample with a TGA device (Q500 manufactured by TA Instruments), raising the temperature from 25 ° C to 1,000 ° C at a heating rate of 20 ° C / min, and holding the sample at 1,000 ° C for 30 minutes. , The sample mass was measured and the residual ratio was calculated by the following formula.
Figure 0006831754

Figure 0006831754
Figure 0006831754

(比較調製例6)
有機ケイ素系バインダー(B)の代わりにメチルセルロース(商品名:メトローズSM−4000、信越化学工業(株)製)を8g、水を92g加えプラネタリーミキサーで混合し、メチルセルロースバインダー組成物を作製した。
(Comparative Preparation Example 6)
Instead of the organosilicon binder (B), 8 g of methyl cellulose (trade name: Metrose SM-4000, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 92 g of water were added and mixed with a planetary mixer to prepare a methyl cellulose binder composition.

(比較調製例7)
有機ケイ素系バインダー(B)の代わりにポリビニルアルコール(PVA)を8g、純水を92g加え自転公転式ミキサーを用いて2,000回転で1分間、次いで2,200回転で1分間混合し、PVAバインダー組成物を作製した。
(Comparative Preparation Example 7)
8 g of polyvinyl alcohol (PVA) and 92 g of pure water were added instead of the organosilicon binder (B), and the mixture was mixed at 2,000 rpm for 1 minute using a rotation / revolution mixer, and then at 2,200 rpm for 1 minute, and then PVA. A binder composition was prepared.

(実施例1〜15、比較例1〜11)
調製例1〜8及び比較調製例1〜7で調製した有機ケイ素系バインダー組成物あるいはそれ以外のバインダー組成物と、各シリカ粒子を混合し、以下の特性を測定した。その結果を表3、表4に示す。
(Examples 1 to 15, Comparative Examples 1 to 11)
Each silica particle was mixed with the organosilicon-based binder composition or other binder composition prepared in Preparation Examples 1 to 8 and Comparative Preparation Examples 1 to 7, and the following characteristics were measured. The results are shown in Tables 3 and 4.

[成形性]
シリカ粒子混合後の組成物を30×30×1mmの金型に注入し、圧縮成形機(TOWA株式会社製)を用いて成形圧力0.5MPaで80℃×5分間加熱して成形し、得られた成形体のフローマーク、未充填及びクラック発生の有無を確認した。
[Moldability]
The composition after mixing the silica particles is injected into a mold of 30 × 30 × 1 mm, and molded by heating at 80 ° C. × 5 minutes at a molding pressure of 0.5 MPa using a compression molding machine (manufactured by TOWA Corporation). It was confirmed whether or not the flow mark, unfilled and cracks were generated in the molded product.

[透過率]
成形性の評価と同じ条件で成形したサンプルを1,000℃×2時間加熱することで脱脂し、その後に焼成炉(島津アクセス社製 VESTA)を用いて1,650℃で10分間加熱し、焼結した。焼結後のサンプルは、波長が200〜800nmの範囲の光における透過率を紫外可視光分光光度計(日立テクノシステム社製 U−4100)で、走査速度300nm/分で測定し、波長が250nm及び300nmの光透過率を評価した。焼結物にクラックなどが生じ、測定できなかった場合は「測定不可」と記載した。
[Transmittance]
A sample molded under the same conditions as the evaluation of moldability was degreased by heating at 1,000 ° C. for 2 hours, and then heated at 1,650 ° C. for 10 minutes using a firing furnace (VESTA manufactured by Shimadzu Access Co., Ltd.). Sintered. For the sample after sintering, the transmittance of light in the wavelength range of 200 to 800 nm was measured with an ultraviolet visible light spectrophotometer (U-4100 manufactured by Hitachi Techno System Co., Ltd.) at a scanning speed of 300 nm / min, and the wavelength was 250 nm. And the light transmittance at 300 nm was evaluated. If the sintered product cracked and could not be measured, it was described as "not measurable".

[外観]
透過率の評価で用いた焼結後のサンプルについて、外観を目視にて評価し、色調、透明性、クラックの有無などを評価した。無色透明でクラックがない場合は、「無色透明」と記載し、何か異常がある場合はその旨表3、4記載した。
[appearance]
The appearance of the sintered sample used in the evaluation of the transmittance was visually evaluated, and the color tone, transparency, presence or absence of cracks, etc. were evaluated. If it is colorless and transparent and has no cracks, it is described as "colorless and transparent", and if there is any abnormality, it is described in Tables 3 and 4.

[焼結後の不純物量]
焼結後の金属不純物量をICP−OES(Agilent社 730−ES ICP−OES)で測定した。サンプル0.3gをフッ酸及び硝酸で溶解後、該溶液を加熱乾固させ、該乾固物に対して、濃硝酸0.5mL及び適量の水を加えて加熱濃縮し、再度水で2mLに定容し測定用溶液を調製した。得られた測定値から、絶対検量線法によってAl,Fe,Na量を定量した。その結果を表3、表4に示す。
[Amount of impurities after sintering]
The amount of metal impurities after sintering was measured by ICP-OES (Agilent 730-ES ICP-OES). After dissolving 0.3 g of the sample with hydrofluoric acid and nitric acid, the solution is heated to dryness, 0.5 mL of concentrated nitric acid and an appropriate amount of water are added to the dried product, and the mixture is heated and concentrated, and then reconstituted with water to 2 mL. The volume was adjusted and a measurement solution was prepared. From the obtained measured values, the amounts of Al, Fe, and Na were quantified by the absolute calibration curve method. The results are shown in Tables 3 and 4.

Figure 0006831754
Figure 0006831754

Figure 0006831754
Figure 0006831754

表3に示されるように、実施例1〜15で作製した透明シリカガラスは、成形性がよく、くすみなどがなく高透明かつ高純度であり、容易に製造することができた。 As shown in Table 3, the transparent silica glasses produced in Examples 1 to 15 had good moldability, no dullness, high transparency and high purity, and could be easily produced.

表2、表4で示されるように、アルコキシ基及びヒドロシリル基のいずれか又は両方を含まない化合物を有機ケイ素系バインダーとして使用した比較例1〜8では、クラックや成形時に未硬化が発生し、成形性が非常に悪く、焼結時にバインダーとシリカが密に存在しないために、クラックが発生した。また、(B)成分の代わりにメチルセルロースを使用した比較例9、及びPVAを使用した比較例10は不純物が多く、比較例11では、透過率が低かった。 As shown in Tables 2 and 4, in Comparative Examples 1 to 8 in which a compound containing either or both of an alkoxy group and a hydrosilyl group was used as the organosilicon binder, cracks and uncured during molding occurred. The moldability was very poor, and cracks occurred because the binder and silica were not densely present at the time of sintering. Further, Comparative Example 9 in which methyl cellulose was used instead of the component (B) and Comparative Example 10 in which PVA was used had many impurities, and Comparative Example 11 had a low transmittance.

以上のことから、本発明であれば、高純度かつ高透明な透明シリカガラスを容易に製造することができることが明らかになった。 From the above, it has been clarified that according to the present invention, high-purity and highly transparent transparent silica glass can be easily produced.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.

Claims (9)

下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物の焼結体である透明シリカガラスであって、
前記(B)成分が、下記(B1)成分及び(B2)成分;
(B1)下記式(1)
Figure 0006831754
(式中、Rは炭素数1〜10の1価の有機基であり、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、x及びyは、それぞれ0<x≦1、0≦y≦3であり、かつ0<x+y<4である。)
で示される有機ケイ素化合物、
(B2)下記式(2)
Figure 0006831754
(式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子であり、Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、aは0〜0.7、bは0〜0.9、cは0.01〜0.99、dは0〜0.50、eは0.001〜0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン、
を含むものであることを特徴とする透明シリカガラス。
The following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organosilicon-based binder having 0 or more alkoxysilyl groups: A transparent silica glass which is a sintered body of a composition containing 0.1 to 20 parts by mass.
The component (B) is the following component (B1) and component (B2);
(B1) The following formula (1)
Figure 0006831754
(In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and one or more of X is an alkoxy group, and x And Y are 0 <x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 3, respectively, and 0 <x + y <4).
Organosilicon compound, indicated by
(B2) The following formula (2)
Figure 0006831754
(In the formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, one or more of R'is a hydrogen atom, X is the same as above, and one of X is The above are alkoxy groups, a is 0 to 0.7, b is 0 to 0.9, c is 0.01 to 0.99, d is 0 to 0.50, and e is 0.001 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.)
Organopolysiloxane, indicated by
A transparent silica glass characterized by containing.
前記(B)成分が、水素原子と炭素数1〜10のアルコキシ基とをそれぞれ1個以上ずつ有するケイ素原子を1分子中に1個以上含むものであることを特徴とする請求項1に記載の透明シリカガラス。 The transparency according to claim 1, wherein the component (B) contains one or more silicon atoms having one or more hydrogen atoms and one or more alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms in one molecule. Silica glass. 前記(B)成分の23℃における粘度が、0.1〜10,000mPa・sであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の透明シリカガラス。 The transparent silica glass according to claim 1 or 2, wherein the viscosity of the component (B) at 23 ° C. is 0.1 to 10,000 mPa · s. 前記(B)成分が、少なくとも前記(B2)成分を含み、該(B2)成分が空気中で最高温度を1,000℃にしてJIS K 7120:1987記載の方法で測定したTGA分析における残分率が40%以上のものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の透明シリカガラス。 The residue in the TGA analysis measured by the method described in JIS K 7120: 1987 when the component (B) contains at least the component (B2) and the component (B2) has a maximum temperature of 1,000 ° C. in air. The transparent silica glass according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio is 40% or more. 下記(A)成分及び(B)成分;
(A)平均粒径が0.01〜150μmであり、かつアスペクト比が1.00〜1.50である球状シリカ粒子:80〜99.9質量部
(B)1個以上のヒドロシリル基及び1個以上のアルコキシシリル基を有する有機ケイ素系バインダー:0.1〜20質量部
を含む組成物を調製する工程の後に、該組成物を成形し、成形体を形成する工程、次いで、該成形体を400〜1,200℃で10分間〜12時間加熱し、脱脂する工程、さらに、該脱脂した成形体を1,400〜1,800℃で1〜60分間加熱し、焼結する工程を有する透明シリカガラスの製造方法であって、
前記(B)成分として、下記(B1)成分及び(B2)成分;
(B1)下記式(1)
Figure 0006831754
(式中、Rは炭素数1〜10の1価の有機基であり、Xはヒドロキシ基又は炭素数1〜10のアルコキシ基であり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、x及びyは、それぞれ0<x≦1、0≦y≦3であり、かつ0<x+y<4である。)
で示される有機ケイ素化合物、
(B2)下記式(2)
Figure 0006831754
(式中、R’は独立して水素原子又は前記Rで示される基であり、R’のうち、1つ以上は水素原子であり、Xは前記と同じであり、Xのうち、1つ以上はアルコキシ基であり、aは0〜0.7、bは0〜0.9、cは0.01〜0.99、dは0〜0.50、eは0.001〜0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン、
を含むものを用いることを特徴とする透明シリカガラスの製造方法。
The following components (A) and (B);
(A) Spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 80 to 99.9 parts by mass (B) One or more hydrosilyl groups and 1 Organic silicon-based binder having two or more alkoxysilyl groups: After the step of preparing a composition containing 0.1 to 20 parts by mass, the step of molding the composition to form a molded product, and then the molded product. Is heated at 400 to 1,200 ° C. for 10 minutes to 12 hours to degrease, and further comprises a step of heating the degreased molded product at 1,400 to 1,800 ° C. for 1 to 60 minutes and sintering. A method for manufacturing transparent silica glass.
As the component (B), the following component (B1) and component (B2);
(B1) The following formula (1)
Figure 0006831754
(In the formula, R is a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, X is a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and one or more of X is an alkoxy group, and x And Y are 0 <x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 3, respectively, and 0 <x + y <4).
Organosilicon compound, indicated by
(B2) The following formula (2)
Figure 0006831754
(In the formula, R'is an independent hydrogen atom or a group represented by the above R, one or more of R'is a hydrogen atom, X is the same as above, and one of X is The above are alkoxy groups, a is 0 to 0.7, b is 0 to 0.9, c is 0.01 to 0.99, d is 0 to 0.50, and e is 0.001 to 0.25. However, a + b + c + d + e = 1.0.)
Organopolysiloxane, indicated by
A method for producing transparent silica glass, which comprises using one containing.
前記(B)成分として、水素原子と炭素数1〜10のアルコキシ基とをそれぞれ1個以上ずつ有するケイ素原子を1分子中に1個以上含む有機ケイ素系バインダーを用いることを特徴とする請求項5に記載の透明シリカガラスの製造方法。 The claim is characterized in that, as the component (B), an organosilicon-based binder containing at least one silicon atom having one or more hydrogen atoms and one or more alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms in one molecule is used. 5. The method for producing transparent silica glass according to 5. 前記(B)成分として、23℃における粘度が0.1〜10,000mPa・sであるものを用いることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の透明シリカガラスの製造方法。 The method for producing transparent silica glass according to claim 5 or 6, wherein as the component (B), a component having a viscosity at 23 ° C. of 0.1 to 10,000 mPa · s is used. 前記焼結工程の前に、塩化水素ガス雰囲気下で、前記成形体を1,000〜1,500℃で0.5〜5時間加熱し、純化する工程を含むことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の透明シリカガラスの製造方法。 5. The claim 5 comprises a step of heating the molded product at 1,000 to 1,500 ° C. for 0.5 to 5 hours to purify the molded product in a hydrogen chloride gas atmosphere before the sintering step. The method for producing transparent silica glass according to any one of claims 7. 前記(B)成分として、少なくとも前記(B2)成分を含み、該(B2)成分が空気中で最高温度を1,000℃にしてJIS K 7120:1987記載の方法で測定したTGA分析における残分率が40%以上であるものを用いることを特徴とする請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の透明シリカガラスの製造方法。 The (B) component contains at least the (B2) component, and the (B2) component has a maximum temperature of 1,000 ° C. in the air and is a residue in the TGA analysis measured by the method described in JIS K 7120: 1987. The method for producing transparent silica glass according to any one of claims 5 to 8, wherein a glass having a rate of 40% or more is used.
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