JPH0123420B2 - - Google Patents
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- JPH0123420B2 JPH0123420B2 JP57203258A JP20325882A JPH0123420B2 JP H0123420 B2 JPH0123420 B2 JP H0123420B2 JP 57203258 A JP57203258 A JP 57203258A JP 20325882 A JP20325882 A JP 20325882A JP H0123420 B2 JPH0123420 B2 JP H0123420B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、石英ガラスの製造法に係り、さらに
詳しくは、金属アルコキシドを原料とするゾル−
ゲル法による低温での石英ガラスの製造法におい
て、原料組成物に、微粉末シリカを添加すること
により、クラツクや割れ等の生じない乾燥ゲルお
よび完全な石英ガラスの製造法に関する。
詳しくは、金属アルコキシドを原料とするゾル−
ゲル法による低温での石英ガラスの製造法におい
て、原料組成物に、微粉末シリカを添加すること
により、クラツクや割れ等の生じない乾燥ゲルお
よび完全な石英ガラスの製造法に関する。
石英ガラスは、銅やホウ素等の不純物濃度が
0.1ppm以下の高純度のものが作られるようにな
つたため、ゲルマニウム、シリコンその他の半導
体の製造において、ルツボやボード、拡散炉など
に用いられるようになり、大変その有用性が認め
られている。また理化学用のビーカー、光学測定
用のセルとしても、石英ガラスは、よく使用さ
れ、さらには水酸基の少ないものや、光学的均一
性のよいものが開発され各種の光学的用途に使用
されるようになり、特に光通信用の石英ガラスフ
アイバーは、最近注目されている。
0.1ppm以下の高純度のものが作られるようにな
つたため、ゲルマニウム、シリコンその他の半導
体の製造において、ルツボやボード、拡散炉など
に用いられるようになり、大変その有用性が認め
られている。また理化学用のビーカー、光学測定
用のセルとしても、石英ガラスは、よく使用さ
れ、さらには水酸基の少ないものや、光学的均一
性のよいものが開発され各種の光学的用途に使用
されるようになり、特に光通信用の石英ガラスフ
アイバーは、最近注目されている。
このように必要性の高い石英ガラスは、現在、
一般に次に示す三通りの方法で製造されている。
一般に次に示す三通りの方法で製造されている。
(1) 天然水晶を洗浄し、これを溶融する方法。
(2) 高純度SiCl4またはSiH4を原料としてSiO2を
作る方法。
作る方法。
(3) 天然珪砂を溶融する方法。（泡を含む石英ガ
ラスが得られる） しかし、これらいずれの方法でも、原料費が高
価で、高温での処理が必要であることなどのため
に、石英ガラスは、非常に高価なものになつてい
る。そこで、石英ガラスの安価な製造法として、
最近特に注目をあびているのが、ゾルーゲル法に
よる金属アルコキシドを原料としてこれからの低
温における石英ガラスの製造法である。
ラスが得られる） しかし、これらいずれの方法でも、原料費が高
価で、高温での処理が必要であることなどのため
に、石英ガラスは、非常に高価なものになつてい
る。そこで、石英ガラスの安価な製造法として、
最近特に注目をあびているのが、ゾルーゲル法に
よる金属アルコキシドを原料としてこれからの低
温における石英ガラスの製造法である。
このゾルーゲル法による石英ガラスの製造法に
ついて簡単に説明すると次の通りである。
ついて簡単に説明すると次の通りである。
適当な金属アルコキシド、例えばアルキルシリ
ケート（Si（OR4））（Ｒは炭素数１〜10のアルキ
ル基）を適当なアルコール溶液、例えば含水エタ
ノールに溶かし、シリカゾルとし、溶媒濃縮ある
いは、加熱などの処理によりシリカゲルとする。
ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に入れ、所
定のプログラムにより、焼結することにより、石
英ガラスとする。以上が、ゾルーゲル法による石
英ガラスの製造法である。
ケート（Si（OR4））（Ｒは炭素数１〜10のアルキ
ル基）を適当なアルコール溶液、例えば含水エタ
ノールに溶かし、シリカゾルとし、溶媒濃縮ある
いは、加熱などの処理によりシリカゲルとする。
ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に入れ、所
定のプログラムにより、焼結することにより、石
英ガラスとする。以上が、ゾルーゲル法による石
英ガラスの製造法である。
この製造法の特徴としては
(1) 水晶を原料として高温溶融法で作る場合より
も、低温でできるため省エネルギー的である。
も、低温でできるため省エネルギー的である。
(2) 原料が精製容易なため、高純度のガラスが得
られる。
られる。
(3) 粘性の低い溶液を原料として用いるために均
一性の高いガラスが得られる。
一性の高いガラスが得られる。
これらの大変優れた特徴を有するため、この方
法を用いた石英ガラスの合成は、色々な所で幅広
く研究されている。
法を用いた石英ガラスの合成は、色々な所で幅広
く研究されている。
しかしながら、これまでに発表されている資料
などによると、種々の問題点があり、実用化する
までには至つていないのが現状である。
などによると、種々の問題点があり、実用化する
までには至つていないのが現状である。
これらの問題点の中に、乾燥ゲルが割れないで
得ることが難かしいこと、および乾燥ゲルを熱処
理すなわち焼結の際に、昇温速度をかなり遅くし
ても（0.5℃／hr〜2.6℃／hr）、クラツクがはい
つたり割れたりし安く完全なものが得られないこ
とがある。特に、700℃〜1000℃では、著しい体
積収縮が起こり、この時に最も割れ易い。割れな
い乾燥ゲルを作る方法としては、ゲル化の際の容
器、温度開放条件を適当に選択することによつて
ある程度可能であるが、焼結の際の脱水反応を伴
なう無孔化による体積収縮、およびゲル−ガラス
転移によるクラツクや割れを防ぐ方法が、必要と
されている。
得ることが難かしいこと、および乾燥ゲルを熱処
理すなわち焼結の際に、昇温速度をかなり遅くし
ても（0.5℃／hr〜2.6℃／hr）、クラツクがはい
つたり割れたりし安く完全なものが得られないこ
とがある。特に、700℃〜1000℃では、著しい体
積収縮が起こり、この時に最も割れ易い。割れな
い乾燥ゲルを作る方法としては、ゲル化の際の容
器、温度開放条件を適当に選択することによつて
ある程度可能であるが、焼結の際の脱水反応を伴
なう無孔化による体積収縮、およびゲル−ガラス
転移によるクラツクや割れを防ぐ方法が、必要と
されている。
この方法として、20Åの小孔と更に50〜200Å
程度の比較的大きな細孔を多量に持つ乾燥ゲル
は、焼結時に割れ難いことが発表され、この乾燥
ゲルの製造法として、60℃以上の高温でゲル化収
縮を行なう方法が提案されているのであるが、こ
の方法では、収縮中に気泡を多数生じ、光学的、
および、機械的にも、均一な乾燥ゲルを製造する
のが困難であり、再現性にも乏しく、昇温速度を
かなり遅くした場合（0.5℃／hr〜2.6℃／hr）に
でさえ、割れ易い。
程度の比較的大きな細孔を多量に持つ乾燥ゲル
は、焼結時に割れ難いことが発表され、この乾燥
ゲルの製造法として、60℃以上の高温でゲル化収
縮を行なう方法が提案されているのであるが、こ
の方法では、収縮中に気泡を多数生じ、光学的、
および、機械的にも、均一な乾燥ゲルを製造する
のが困難であり、再現性にも乏しく、昇温速度を
かなり遅くした場合（0.5℃／hr〜2.6℃／hr）に
でさえ、割れ易い。
そこで、本発明は前記のような問題点を解決す
ることを目的とする。すなわち、乾燥ゲル製造の
過程で割れを生じず、しかも、焼結の際の昇温速
度が非常に速く（200〜1000℃／hr）とも、クラ
ツクや割れのはいらないような乾燥ゲルの製造法
を提供することである。
ることを目的とする。すなわち、乾燥ゲル製造の
過程で割れを生じず、しかも、焼結の際の昇温速
度が非常に速く（200〜1000℃／hr）とも、クラ
ツクや割れのはいらないような乾燥ゲルの製造法
を提供することである。
本発明の石英ガラスの製造法は、
シリコンアルコキシドを原料とするゾルーゲル
法による石英ガラスの製造法において、 一般式Si（OR4）（Ｒは炭素数１〜10のアルキル
基を示す。）からなる加水分解ゾル溶液に微粉末
シリカを添加することを特徴とする。
法による石英ガラスの製造法において、 一般式Si（OR4）（Ｒは炭素数１〜10のアルキル
基を示す。）からなる加水分解ゾル溶液に微粉末
シリカを添加することを特徴とする。
前述の条件を満たすような乾燥ゲルの製造方法
として、次の方法を考案した。
として、次の方法を考案した。
すなわちアルキルシリケート、水、アルコー
ル、塩酸の原料混合物に、微粉末シリカ((例え
ば、Aerosil（Degussa社）、Cab−Ｏ−Sil（Cabot
社）、Fransil（Fransol社）、D.C.Silica（Dow
Coming社）およびArc Silica（PPG社）etc.))
を、添加しゲル化させ乾燥ゲルを得、これを焼結
して石英ガラスとするものである。このようにし
て得られた乾燥ゲルは、通常法に比べると細孔を
多量に含むために、焼結の際に、昇温速度を非常
に速く（200℃／hr〜1000℃／hr）した場合にも、
割れにくいという特質を有している。
ル、塩酸の原料混合物に、微粉末シリカ((例え
ば、Aerosil（Degussa社）、Cab−Ｏ−Sil（Cabot
社）、Fransil（Fransol社）、D.C.Silica（Dow
Coming社）およびArc Silica（PPG社）etc.))
を、添加しゲル化させ乾燥ゲルを得、これを焼結
して石英ガラスとするものである。このようにし
て得られた乾燥ゲルは、通常法に比べると細孔を
多量に含むために、焼結の際に、昇温速度を非常
に速く（200℃／hr〜1000℃／hr）した場合にも、
割れにくいという特質を有している。
以下、実施例をあげて本発明の内容をさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
実施例 １
精製した市販のエチルシリケート（Si（OE）4）
44mlエタノール5.4ml、および0.1N塩酸36mlを、
氷冷下のもとクラスコ中で混合し、この混合溶液
を室温にて、激しく撹拌しながら、微粉末シリカ
（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞）８ｇを徐々に添加
した。添加後も、溶液が完全に均一となるように
２時間撹拌を続けた。次に、この溶液を、直径10
cmのテフロン製シヤーレに30ｇ測り入れ、蒸発速
度の調節が可能な穴あきのふた（直径1.5mm×８
個）をして、恒温槽に入れた恒温槽の温度は、最
初の５日間は50℃に保ち、６日目に50℃から徐々
に60℃まで上昇させ60℃で３日間の乾燥を行なつ
た。乾燥後に得られた乾燥ゲルは、割れなど全く
なく円形（直径6.3cm厚さ0.2cm）で白色、外見上
は完全に均一なものであつた。この乾燥ゲルを拡
散炉に入れ、昇温速度200℃／hrで加熱、焼結し
たところ、全くクラツクおよび割れ等を生ずるこ
となく1150℃で透明な直径5.0cmの石英ガラスが
得られた。なおこの石英ガラスを分析したとこ
ろ、ビツカース硬度800Kg／mm2、比重2.2であつ
た。また、近赤外吸収スペクトルを第１図に示
す。１が市販の溶融石英ガラス、２が本実施例に
よる石英ガラスのスペクトル特性である。これら
の分析結果および赤外吸収スペクトル、屈折率な
ど、それぞれ溶融石英ガラスと全く一致し、完全
な石英ガラスが得られたことが判明した。
44mlエタノール5.4ml、および0.1N塩酸36mlを、
氷冷下のもとクラスコ中で混合し、この混合溶液
を室温にて、激しく撹拌しながら、微粉末シリカ
（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞）８ｇを徐々に添加
した。添加後も、溶液が完全に均一となるように
２時間撹拌を続けた。次に、この溶液を、直径10
cmのテフロン製シヤーレに30ｇ測り入れ、蒸発速
度の調節が可能な穴あきのふた（直径1.5mm×８
個）をして、恒温槽に入れた恒温槽の温度は、最
初の５日間は50℃に保ち、６日目に50℃から徐々
に60℃まで上昇させ60℃で３日間の乾燥を行なつ
た。乾燥後に得られた乾燥ゲルは、割れなど全く
なく円形（直径6.3cm厚さ0.2cm）で白色、外見上
は完全に均一なものであつた。この乾燥ゲルを拡
散炉に入れ、昇温速度200℃／hrで加熱、焼結し
たところ、全くクラツクおよび割れ等を生ずるこ
となく1150℃で透明な直径5.0cmの石英ガラスが
得られた。なおこの石英ガラスを分析したとこ
ろ、ビツカース硬度800Kg／mm2、比重2.2であつ
た。また、近赤外吸収スペクトルを第１図に示
す。１が市販の溶融石英ガラス、２が本実施例に
よる石英ガラスのスペクトル特性である。これら
の分析結果および赤外吸収スペクトル、屈折率な
ど、それぞれ溶融石英ガラスと全く一致し、完全
な石英ガラスが得られたことが判明した。
実施例 ２
実施例１と同様の原料を用い、同様の操作にて
乾燥ゲルを得た。なおこの乾燥ゲルは、実施例１
で得られたものと同一状態であり、乾燥ゲルが再
現性良く製造できることがわかつた。この乾燥ゲ
ルを拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、
焼結したところ、1150℃で実施例１と全く同様の
透明な直径5.0cmの石英ガラスを得た。この石英
ガラスの分析結果もまた溶融石英ガラスのものと
一致した。
乾燥ゲルを得た。なおこの乾燥ゲルは、実施例１
で得られたものと同一状態であり、乾燥ゲルが再
現性良く製造できることがわかつた。この乾燥ゲ
ルを拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、
焼結したところ、1150℃で実施例１と全く同様の
透明な直径5.0cmの石英ガラスを得た。この石英
ガラスの分析結果もまた溶融石英ガラスのものと
一致した。
実施例 ３
実施例１および２と全く同じ操作で、乾燥ゲル
を得た。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、1000℃／
hrという非常に速い昇温速度で加熱、焼結したと
ころ、昇温中に、クラツクおよび割れを生じず
に、実施例１および２と同様に1150℃で透明な石
英ガラスが得られた。この石英ガラスの分析結果
もまた溶融石英ガラスと一致した。
を得た。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、1000℃／
hrという非常に速い昇温速度で加熱、焼結したと
ころ、昇温中に、クラツクおよび割れを生じず
に、実施例１および２と同様に1150℃で透明な石
英ガラスが得られた。この石英ガラスの分析結果
もまた溶融石英ガラスと一致した。
実施例 ４
実施例１〜３と同じ原料混合溶液を激しく撹拌
しながら微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社
＞）６ｇを徐々に添加した。添加後、溶液が完全
に均一になるように２時間さらに撹拌を続けた。
次にこの溶液を、直径10cmのテフロン製シヤーレ
に30ｇ測り入れ、蒸発速度の調節が可能な穴あき
のふた（直径1.5mm×８個）をして恒温槽に入れ、
実施例１〜３と同一の条件で乾燥を行なつた。乾
燥後に得られた乾燥ゲルは、割れなどなく直径
6.0cm厚さ0.2cmの円形で白色であつた。この乾燥
ゲルを拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、
焼結したところ、クラツクおよび割れなどを生じ
ずに、1100℃で透明な石英ガラスが得られた。な
おこの石英ガラスは、直径4.8cmであつた。また
この石英ガラスの、赤外吸収スペクトル、近赤外
吸収スペクトル、屈折率、ビツカース硬度および
比重の分析結果は、溶融石英ガラスと全く一致
し、完全な石英ガラスであることがわかつた。
しながら微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社
＞）６ｇを徐々に添加した。添加後、溶液が完全
に均一になるように２時間さらに撹拌を続けた。
次にこの溶液を、直径10cmのテフロン製シヤーレ
に30ｇ測り入れ、蒸発速度の調節が可能な穴あき
のふた（直径1.5mm×８個）をして恒温槽に入れ、
実施例１〜３と同一の条件で乾燥を行なつた。乾
燥後に得られた乾燥ゲルは、割れなどなく直径
6.0cm厚さ0.2cmの円形で白色であつた。この乾燥
ゲルを拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、
焼結したところ、クラツクおよび割れなどを生じ
ずに、1100℃で透明な石英ガラスが得られた。な
おこの石英ガラスは、直径4.8cmであつた。また
この石英ガラスの、赤外吸収スペクトル、近赤外
吸収スペクトル、屈折率、ビツカース硬度および
比重の分析結果は、溶融石英ガラスと全く一致
し、完全な石英ガラスであることがわかつた。
実施例 ５
添加する微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot
社＞）を４ｇとし、他の操作は、実施例４と同様
に行つた。ここで得られた割れ等のない乾燥ゲル
は、直径が5.8cm厚さ0.2cmの円形で、白色であつ
た。この乾燥ゲルを拡散炉に入れて、昇温速度
400℃／hrで加熱、焼結したところ、1080℃で透
明な石英ガラスを得た。もちろんクラツクや割れ
などの発生はなく、分析結果も溶融石英ガラスと
等しいものであつた。なおこの石英ガラスは、直
径4.7cmであつた。
社＞）を４ｇとし、他の操作は、実施例４と同様
に行つた。ここで得られた割れ等のない乾燥ゲル
は、直径が5.8cm厚さ0.2cmの円形で、白色であつ
た。この乾燥ゲルを拡散炉に入れて、昇温速度
400℃／hrで加熱、焼結したところ、1080℃で透
明な石英ガラスを得た。もちろんクラツクや割れ
などの発生はなく、分析結果も溶融石英ガラスと
等しいものであつた。なおこの石英ガラスは、直
径4.7cmであつた。
実施例 ６
実施例５と全く同様の操作を行なつたが、添加
する微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞）
を２ｇとした。ここで得られた割れ等のない乾燥
ゲルは、直径5.7cm、厚さ0.2cmの円形で、白色で
あつた。また、この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇
温速度400℃／hrで加熱、焼結したところ1050℃
で透明な、直径4.5cmの石英ガラスが得られ、分
析結果は、溶融石英ガラスと一致した。この石英
ガラスにも、クラツクおよび割れは認められなか
つた。
する微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞）
を２ｇとした。ここで得られた割れ等のない乾燥
ゲルは、直径5.7cm、厚さ0.2cmの円形で、白色で
あつた。また、この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇
温速度400℃／hrで加熱、焼結したところ1050℃
で透明な、直径4.5cmの石英ガラスが得られ、分
析結果は、溶融石英ガラスと一致した。この石英
ガラスにも、クラツクおよび割れは認められなか
つた。
実施例 ７
実施例１〜６においては、添加した微粉末シリ
カ（SiO2）の量は、原料エチルシリケートを
SiO2に換算した場合に、全体の10〜40mol％であ
つたが、ここでは55mol％（15ｇ）の微粉末シリ
カを添加した。すなわち精製した市販のエチルシ
リケート（Si（OEc）4）44ml、エタノール5.4ml、
および0.1N塩酸36mlを氷冷下のもとフラスコ中
で混合し、この混合溶液を室温にて、激しく撹拌
しながら、微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot
社＞）55mol％（15ｇ）を徐々に添加した。操作
等は前例と同様であるが、乾燥において50℃およ
び60℃の時間を、それぞれ１日ずつ延長して行な
つた。ここで得られた乾燥ゲルは、直径6.7cm、
厚さ0.25cmの円形で白色、割れクラツクは認めら
れなかつた。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇温
速度400℃／hrで、加熱、焼結したところ、昇温
中に、クラツクおよび割れを生じずに、1300℃で
透明な石英ガラスとなつた。この石英ガラスは、
直径5.3cmであり、前例と同様の分析を行なつた
が、ここで得られた赤外吸収スペクトル、近赤外
吸収スペクトル、屈折率、ビツカース硬度、およ
び比重の分析結果は、溶融石英ガラスのものと一
致した。
カ（SiO2）の量は、原料エチルシリケートを
SiO2に換算した場合に、全体の10〜40mol％であ
つたが、ここでは55mol％（15ｇ）の微粉末シリ
カを添加した。すなわち精製した市販のエチルシ
リケート（Si（OEc）4）44ml、エタノール5.4ml、
および0.1N塩酸36mlを氷冷下のもとフラスコ中
で混合し、この混合溶液を室温にて、激しく撹拌
しながら、微粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot
社＞）55mol％（15ｇ）を徐々に添加した。操作
等は前例と同様であるが、乾燥において50℃およ
び60℃の時間を、それぞれ１日ずつ延長して行な
つた。ここで得られた乾燥ゲルは、直径6.7cm、
厚さ0.25cmの円形で白色、割れクラツクは認めら
れなかつた。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇温
速度400℃／hrで、加熱、焼結したところ、昇温
中に、クラツクおよび割れを生じずに、1300℃で
透明な石英ガラスとなつた。この石英ガラスは、
直径5.3cmであり、前例と同様の分析を行なつた
が、ここで得られた赤外吸収スペクトル、近赤外
吸収スペクトル、屈折率、ビツカース硬度、およ
び比重の分析結果は、溶融石英ガラスのものと一
致した。
実施例 ８
添加する微粉末シリカ（SiO2）の量を、原料
エチルシリケートをSiO2に換算した場合に全体
の80mol％にして、前例と同様の操作を行なつ
た。但し微粉末シリカ（Cob−Ｏ−Sil＜Cobot社
＞）添加後の撹拌時間を３時間とし、乾燥条件
は、50℃で７日間60℃で５日間と多少長くした。
ここで得られた乾燥ゲルは、直径7.2cm、厚さ
0.28cmの円形で、白色であつた。この乾燥ゲルを
拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、焼結
したところ昇温中に、クラツクおよび割れの発生
をみることなしで1300℃で直径5.6cmの透明な石
英ガラスを得た。この石英ガラスについても、前
例と同様の分析を行なつたが得られた結果は、こ
の場合にも溶融石英ガラスのものと一致した。
エチルシリケートをSiO2に換算した場合に全体
の80mol％にして、前例と同様の操作を行なつ
た。但し微粉末シリカ（Cob−Ｏ−Sil＜Cobot社
＞）添加後の撹拌時間を３時間とし、乾燥条件
は、50℃で７日間60℃で５日間と多少長くした。
ここで得られた乾燥ゲルは、直径7.2cm、厚さ
0.28cmの円形で、白色であつた。この乾燥ゲルを
拡散炉に入れ、昇温速度400℃／hrで加熱、焼結
したところ昇温中に、クラツクおよび割れの発生
をみることなしで1300℃で直径5.6cmの透明な石
英ガラスを得た。この石英ガラスについても、前
例と同様の分析を行なつたが得られた結果は、こ
の場合にも溶融石英ガラスのものと一致した。
実施例 ９
精製した市販のメチルシリケート（Si
（OCH5）433ml、メタノール3.8ml、および0.1N塩
酸36mlを、氷冷下のもとフラスコ中で混合し、こ
の混合溶液を室温にて、激しく撹拌しながら、微
粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞８ｇを
徐々に添加した。添加後も、溶液が完全に均一と
なるように２時間撹拌を続けた。次に、この溶液
を、直径10cmのテフロン製シヤーレに30ｇ測り入
れ、蒸発速度の調節可能な穴あきのふた（直径
1.5mm×８個）をして恒温槽に入れた。恒温槽の
温度は最初の５日間は50℃に保ち、６日目に50℃
から徐々に60℃まで上昇させ60℃で３日間の乾燥
を行なつた。乾燥後に得られた乾燥ゲルは、割れ
など全くなく円形（直径6.2cm厚さ0.2cm）で白色
であつた。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇温速
度400℃／hrで加熱、焼結したところ、クラツク
および割れ等と生ずることなく、1150℃で透明な
直径4.8cmの石英ガラスを得た。この得られた石
英ガラスの分析結果は、ビツカース硬度800Kg／
mm2、比重2.2であり、また赤外吸収スペクトル、
近赤外吸収スペクトル、屈折率なども、それぞれ
溶融石英ガラスと等しく、完全な石英ガラスであ
ることが明らかになつた。
（OCH5）433ml、メタノール3.8ml、および0.1N塩
酸36mlを、氷冷下のもとフラスコ中で混合し、こ
の混合溶液を室温にて、激しく撹拌しながら、微
粉末シリカ（Cab−Ｏ−Sil＜Cabot社＞８ｇを
徐々に添加した。添加後も、溶液が完全に均一と
なるように２時間撹拌を続けた。次に、この溶液
を、直径10cmのテフロン製シヤーレに30ｇ測り入
れ、蒸発速度の調節可能な穴あきのふた（直径
1.5mm×８個）をして恒温槽に入れた。恒温槽の
温度は最初の５日間は50℃に保ち、６日目に50℃
から徐々に60℃まで上昇させ60℃で３日間の乾燥
を行なつた。乾燥後に得られた乾燥ゲルは、割れ
など全くなく円形（直径6.2cm厚さ0.2cm）で白色
であつた。この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇温速
度400℃／hrで加熱、焼結したところ、クラツク
および割れ等と生ずることなく、1150℃で透明な
直径4.8cmの石英ガラスを得た。この得られた石
英ガラスの分析結果は、ビツカース硬度800Kg／
mm2、比重2.2であり、また赤外吸収スペクトル、
近赤外吸収スペクトル、屈折率なども、それぞれ
溶融石英ガラスと等しく、完全な石英ガラスであ
ることが明らかになつた。
以上、実施例をあげて示したように、微粉末シ
リカをアルキルシリケート、アルコール、水、塩
酸の混合溶液に添加することにより、乾燥ゲル製
造過程において割れにくく、しかも焼結の際、昇
温速度を非常に速くした場合（200〜1000℃／hr）
でさえ、割れやクラツクの発生しにくい乾燥ゲル
を製造できることが、明白となつた。なお添加す
る微粉末シリカの割合が増加するにつれて、焼結
の際のゲル−ガラス転移温度も上昇するものの、
溶融法で必要とされる高温（2000℃前後）に比べ
れば、はるかに低温であり省エネルギー的であ
る。このようにして、本発明の石英ガラスの製造
法によれば、 金属アルコキシド〔Si（OR）4〕溶液に微粉末シ
リカを加えることにより、 (1) 従来の金属アルコキシド〔Si（OR）4〕のみを
用いたゾル−ゲル法では考えられなかつた大型
で、純度も極めてすぐれた、クラツクや割れも
なく、さらには気泡も全くない石英ガラスを得
ることができる。
リカをアルキルシリケート、アルコール、水、塩
酸の混合溶液に添加することにより、乾燥ゲル製
造過程において割れにくく、しかも焼結の際、昇
温速度を非常に速くした場合（200〜1000℃／hr）
でさえ、割れやクラツクの発生しにくい乾燥ゲル
を製造できることが、明白となつた。なお添加す
る微粉末シリカの割合が増加するにつれて、焼結
の際のゲル−ガラス転移温度も上昇するものの、
溶融法で必要とされる高温（2000℃前後）に比べ
れば、はるかに低温であり省エネルギー的であ
る。このようにして、本発明の石英ガラスの製造
法によれば、 金属アルコキシド〔Si（OR）4〕溶液に微粉末シ
リカを加えることにより、 (1) 従来の金属アルコキシド〔Si（OR）4〕のみを
用いたゾル−ゲル法では考えられなかつた大型
で、純度も極めてすぐれた、クラツクや割れも
なく、さらには気泡も全くない石英ガラスを得
ることができる。
(2) 熔融法と比較した場合、熔融法では高い温度
で石英を熔解してガラス化するために、高エネ
ルギー又は複数・高価な設備を必要とするの
に、本発明では低温であつても完全な気泡のな
い石英ガラスを得ることができ、操作も溶液を
出発原料としているので極めて簡単であり、安
価に石英ガラスを製造することができる。
で石英を熔解してガラス化するために、高エネ
ルギー又は複数・高価な設備を必要とするの
に、本発明では低温であつても完全な気泡のな
い石英ガラスを得ることができ、操作も溶液を
出発原料としているので極めて簡単であり、安
価に石英ガラスを製造することができる。
(3) SiO2の微粉末を、金属アルコキシド〔Si
（OR）4〕の加水分解物が、均一に結びつけるこ
ととなり、また、SiO2の微粉末が強度を保持
する骨格ともなるので、ゲル化の時や、乾燥・
焼結時におけるゲルの収縮においても強度を保
持させることができるとともに、部分的な歪み
も起こりにくく、クラツクや割れを完全に防止
できる。
（OR）4〕の加水分解物が、均一に結びつけるこ
ととなり、また、SiO2の微粉末が強度を保持
する骨格ともなるので、ゲル化の時や、乾燥・
焼結時におけるゲルの収縮においても強度を保
持させることができるとともに、部分的な歪み
も起こりにくく、クラツクや割れを完全に防止
できる。
このようにして得られる乾燥ゲル、又はその焼
結体である石英ガラスは、種々の応用が考えられ
る。例をあげれば、マスク、ルツボ、ボード、理
化学用ビーカーなどがある。また従来の製造方法
（溶融法）による石英ガラス製造よりも低コスト
で製造できるために、さらに広範囲に応用が広が
るものと考えられる。
結体である石英ガラスは、種々の応用が考えられ
る。例をあげれば、マスク、ルツボ、ボード、理
化学用ビーカーなどがある。また従来の製造方法
（溶融法）による石英ガラス製造よりも低コスト
で製造できるために、さらに広範囲に応用が広が
るものと考えられる。
第１図は、市販されている溶融石英ガラスおよ
び本発面にて製造した石英ガラスの近赤外スペク
トルを示す図である。なお溶融石英ガラスの厚さ
は、1.293mm、本発明のものは1.210mmである。
び本発面にて製造した石英ガラスの近赤外スペク
トルを示す図である。なお溶融石英ガラスの厚さ
は、1.293mm、本発明のものは1.210mmである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコンアルコキシドを原料とするゾル−ゲ
ル法による石英ガラスの製造法において、 一般式Si（OR）4（Ｒは炭素数１〜10のアルキル
基を示す。）からなる加水分解ゾル溶液に微粉末
シリカを添加することを特徴とする石英ガラスの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20325882A JPS5992924A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | 石英ガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20325882A JPS5992924A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | 石英ガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5992924A JPS5992924A (ja) | 1984-05-29 |
| JPH0123420B2 true JPH0123420B2 (ja) | 1989-05-02 |
Family
ID=16471043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20325882A Granted JPS5992924A (ja) | 1982-11-19 | 1982-11-19 | 石英ガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5992924A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131833A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-07-13 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
| JPS6126524A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
| KR100549423B1 (ko) * | 1999-03-17 | 2006-02-06 | 삼성전자주식회사 | 졸-겔 공정용 실리카 글래스의 제조방법 |
| US6559421B1 (en) | 1999-10-29 | 2003-05-06 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and fixing device therefor |
| SI2178093T1 (sl) * | 2008-10-16 | 2011-04-29 | Orion Tech Anstalt | Obdelava tekočih odpadkov, ki vsebujejo težke kovine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997550A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-06-05 | ダウ・コ−ニング・コ−ポレ−シヨン | ゾル・ゲル法による炭素含有ガラスの製造法 |
-
1982
- 1982-11-19 JP JP20325882A patent/JPS5992924A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997550A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-06-05 | ダウ・コ−ニング・コ−ポレ−シヨン | ゾル・ゲル法による炭素含有ガラスの製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5992924A (ja) | 1984-05-29 |
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