JPH01138137A - シリカガラスの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学用、半導体工業用、電子工業用、理化学用
等に使用されるシリカガラスを製造する。

（従来の技術） シリカガラスは耐熱性、耐食性および光学的性質に優れ
ていることから、半導体　製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバやＩＣ製造用フォトマスク
基板、ＴＰＴ基）反などに使用され、その用途はますま
す拡大されている。

従来のシリカガラスの製造法には、天然石英を電気炉ま
たは酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケイ
素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方
法があるが、いずれの方法も製造工程に２０００℃ある
いはそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギー
を消費し、また製造時にそのような高温に耐える材料が
必要であり、また高純度のものが得にくいなど経済的２
品質的にいくつかの問題点をもっている。

これに対し、近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラス
を低温で合成する方法が注目されている。その重要を簡
単に述べる。

一般式Ｓｉ　　（ＯＲ）、（Ｒ：アルキル基）で表わさ
れるシリコンアルキシド（本発明に於いては、その重縮
合物を含む）９例えば（ＲＯ）３Ｓｉ・　［ＯＳ　ｉ　
（ＯＲ）ｚｌ。・Ｏ５ｉ（ＯＲ）ｓ、　　（ｎ＝ｏ〜８
．Ｒ：アルキル基）に水（アルカリまたは酸でｐＨを調
整してもよい）を加え、加水分解し、シリカヒドロシル
（本発明に於いてはシリカゾルという）とする。この時
、シリコンアルコキシドと水が均一な系となる様、一般
には溶媒として適当なアルコールが添加されている。こ
のシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添加等によって
ゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥することによりシ
リカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気中で
焼結することによりシリカガラスを得る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造にはま
だ未解決の問題が残されている。

特にゲルを乾燥していく過程でゲルにクランクや割れが
発生し易く、クランクや割れのないモノリシックな大形
の乾燥ゲルを歩留り良く製造することが困難となること
である。

本発明はクランクや割れの発生することのないシリカガ
ラスの製造法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造法に
於て、ゾル調整時に、ポリメタクリル酸エステルを添加
することを特徴とするものである。

本発明において、シリコンアルコキシドのアルキル基に
ついて、特に制限はないが、加水分解のし易さ、ゲル化
時間の点から、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが好
ましい。シリコンアルコキシドに水又は水とアルコール
の混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成させ
る際、水、アルコール、又は水とアルコールの混合溶液
にあらかじめポリメタクリル酸エステルを添加、均一に
溶解させておく。

ポリメタクリル酸エステルとしては、水と相溶性のある
有ｍ溶媒に溶解するものが望ましい。ポリメタクリル酸
エステルのアルキル基としてはメチル基、エチル基等が
望ましい。

添加するポリメタクリル酸エステルの分子量は、ポリメ
タクリル酸エステルを水、アルコール、又は水とアルコ
ールの混合溶液にあらかじめ添加、均一に溶解させてお
く点等を考慮して選定される。

添加するポリメタクリル酸エステルの量は用いるシリコ
ンアルコキシドの種類等、及び加水分解速度によって適
宜調整できる。

水と共に加える触媒は、塩基、酸等特に制限しないが、
ゲル化時間、また得られる乾燥ゲルの焼結のし易すさの
点から塩基の方が好ましい結果が得られる。水と共に加
えるアルコールについては特に制限しないが、水、アル
コキシドの両者に対する溶解性の点より。

メチルアルコール、エチルアルコール、ｔ−プロピルア
ルコール、２−プロピルアルコール等のアルコール類を
使用するのが好ましい。

シリカガラスは、上記のようにして調整したシリカゾル
をシャーレ等の容器に移し、室温〜７０℃に保って、ゲ
ル化し１次いで室温以上の温度で数週間乾燥して、乾燥
ゲルとし。

更に公知の方法１例えば、空気中で１０００〜１４００
℃に昇温しで焼結することにより得られる。

（作用） ポリメタクリル酸エステルの添加効果の原因については
、詳細は不明であるが、ゾル中でのシリカ微粒子の生成
の制御、ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間の結合、乾
燥過程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄与し、ゲル
の大形化が可能となったものと考えられる。

実施例　１ ３モルのエチルアルコールにポリメタクリル酸メチルを
７．６ｇ充分に溶解させた後、３モルの水と０．０００
５モルのコリンを混合た。

得られた溶液を１モルのシリコンメトキシド（Ｓｉ　（
ＯＣＨ３）　ａ）にゆっくりと加え、さらに充分混合し
シリカゾルを得た。これを直径１５０ｍｍのテフロンで
コーティングしたガラス製シャーレに入れ、アルミ箔で
密封し、室温でゲル化した。その後、蓋に孔を開け２５
０℃の恒温槽中で２週間乾燥し、その後１２０℃の恒温
槽に移して１日乾燥して、直径約１２０ｍｍの乾燥ゲル
を得た。こうして得られた乾燥ゲルのかさ密度は約０．
６ｇ／−であり、クランクや割れは全くなかった。

得られたゲルを空気中１２００°Ｃまで加熱焼結したと
ころ直径約８０１．厚さ５ｍｍのクランクや割れのない
透明なシリカガラスが得られた。このシリカガラスは分
析の結果、そのシリカガラスと一致した。

実施例　２ ポリメタクリル酸メチル３．０ｇを３モルのメチルアル
コールに充分に溶解させた後、３モルの水、０．０００
５モルのコリンとを混合した。以下実施例１と同様の操
作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルにはクラ
ンクや割れは全くなかった。

実施例　３ ポリメタクリルアクリル酸メチル１５．２　ｇを３モル
のメチルアルコールに充分に溶解させた後、３モルの水
、ｏ、ｏｏｏｓモルのコリンとを混合した。以下実施例
１と同様の操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥
ゲルにはクランクや割れは全くなかった。

（発明の効果） 本発明によれば、クランクや割れのない大形のシリカガ
ラスをゾルケール法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく、形状も板状、棒状、管
状等のいずれでも製造できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコンアルコキシドを加水分解して シリカゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルと
   し、次いで焼結するシリカガラスの製造法に於て、シリ
   コンアルキシドを加水分解してシリカゾルとする段階で
   、ポリメタクリル酸エステルを添加することを特徴とす
   るシリカガラスの製造法。