JPH01138141A - 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基板などに使用され、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１
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。その概要を簡
単に述べる。

一般式Ｓ　ｔ　　（ＯＲ）　ａ　（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）２例えば（ＲＯ）３Ｓ　ｉ・　（○
ｓ　ｉ　（ＯＲ）ｚｌ−・Ｏ３ｉ（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、クラッ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。

本発明はクラッ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、ポリビニルアセタールを添加する
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、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ビニル
アセタールを添加、均一に溶解させておく。

ポリビニルアセタールとしては、水と相溶性のある有機
溶媒に溶解するものが望ましい。

添加するポリビニルアセタールの分子量は。

ポリビニルアセタールをアルコール、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。

添加するポリビニルアセター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
整する。

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、■−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） ポリビニルアセター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モルのメチルアルコールにポリビニルアセクールを７
．６ｇ充分に溶解させた後、３モルの水とｏ、　ｏ　ｏ
　ｏ　ｓ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　（
ＯＣＨｘ）　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１５０ＩＩＩＩｌ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、５０℃の恒温槽中で２週間乾燥し、その１ｊｊＬ１
２０℃の恒温槽に移して１日乾燥して、直径約１２０＋
ｗｍ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℃まで加熱焼結したとこ
ろ直径約８０ｆｆｉｍ、厚さ５ＩｎＩｗのクラックや割
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 ポリビニルアセタール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、０．０００５
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 ポリビニルアセタール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、０．００
０５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、クラッ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。

また１本発明によればシリカガラスは従来より安価に製
造できるため、従来から使用されてきたＩＣ製造用フォ
トマスク基材等の分野はもちろん、液晶表示用基材等に
も応用が拡大できる。

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
   、ポリビニルアセタールを添加することを特徴とするシ
   リカガラスの製造法。