JPH01275438A - ガラス成形体の製造方法 - 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、ガラス成形体、特に石英ガラス成形体の製造
方法に関する。

本発明の方法は、透明、半透明、不透明、あるいは多孔
質の石英ガラス成形体あるいは、強化ガラス、ドープド
ガラスなどのガラス成形体の製造に適用することができ
る。

〔従来の技術〕

従来、・石英ガラスは、珪石、珪砂、水晶などを１９０
０〜２０００°Ｃの高温度で溶融する方法によって製造
されている。しかし、溶融物の粘度が高いことから石英
ガラスの製造はむづかしく、また、これらの原料をその
まま溶融して石英ガラス成形体を直接製造することは困
難である。

石英ガラス成形体の製法としては、石英ガラスの粉砕物
を水と混合し、鋳込み成形後、乾燥し焼成する方法が知
られているが、この方法では粉砕工程における不純物の
混入による汚染が避けられず、焼成中に結晶化する傾向
があり、得られた鋳込み溶融石英の嵩密度は、理論値の
８０〜８５％と低いものしか得られないという難点があ
る。

（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｎ＋ｅｒｉｃａｎ
　Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ、　６６漱１０．６
８３〜６８８．　（１９８３）、）また、ケイ酸ソーダ
を原料とするン冨弐法によって得られた超微粉末シリカ
とシリコンアルコキシドとを原料とするゾル−ゲル法が
提案されているが（特開昭６０−１３１８３３号公報）
、ケイ酸ソーダを原料として湿式法によって得られた市
販されているシリカには、シリカに対して数百〜数千ｐ
ｐｍ相当量のナトリウムが含有されているため、この方
法ではゲルを焼成した際にクリストバライト化し易く、
焼成品を室温に冷却したとき無数の亀裂が生じることを
避けるため低温で焼成することを要し、充分な焼結がで
きないという難点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来技術の問題点を解決し、入手の容易なアル
カリ金属けい酸塩水溶液を原料として得られた微粒子シ
リカを比較的低温度で焼成し、Ｎａなどアルカリ金属や
その他の不純物含量の少ない高純度で、かつ、密度の高
いガラス成形体、特に石英ガラス成形体を製造するもの
である。

本発明の目的は、アルカリ金属けい酸塩水溶液を原料さ
して、高純度で、かつ、密度の高いガラス成形体、特に
石英ガラス成形体を製造する方法を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、アルカリ金属けい酸塩水溶液と酸とを反
応させて得たシリカを精製して得られた　”アルカリ金
属やその他の不純物含量が少なく、平均粒径が２０μｍ
以上ないし１ｍｌ１１以下の範囲であるシリカを、焼成
した後、粉砕することによって、アルカリ金属含有率が
１０ｐｐｍ以下、更にはｌｐｐｍ以下であり、比表面積
が０．０１〜７００ｎｆ／Ｈの範囲で、平均粒径が２０
μｍ未満である、不純物含量の少ない高純度の微粒子シ
リカを得ることができ、これを成形し、焼成することに
よってガラス成形体を得ることができることを見出し、
本発明を完成させた。

以下、本発明の詳細について説明する。

本発明の方法で用いられる粉砕用原料（以下、砕料とい
う）シリカを得るための原料として用いられるアルカリ
けい酸塩水溶液は、−数式；Ｍ！０・ｎ５ｉｏ□　（た
だし、Ｍはアルカリ金属元素、ｎはＳｉＯ□のモル数で
０．５〜５を示す）で表されるアルカリ金属けい酸塩の
水溶液で、けい酸のナトリウム塩、カリウム塩、リチウ
ム塩などの水溶液を用いることができる。

その５ｔｏｚｉ４度は２０重量％以上、好ましくは２５
重重量以上であることが望ましい、　Ｓｔｏｗ濃度が低
い場合には、酸と反応させて得られたシリカがゾル状に
分散したり、あるいは反応生成物が軟質のゲル状に固ま
り、シリカの精製が困難になる傾向がある。

アルカリ金属けい酸塩水溶液と反応させる酸としては硫
酸、硝酸、塩酸などの鉱酸が用いられ、硫酸、硝酸が好
ましい。

鉱酸のほかに有機酸を用いることもできる。

本発明の方法において用いられる砕料シリカの要件は、
平均粒径が２０μｍ以上ないしｌｌｌＩｎ１以下の範囲
であることである。

本発明の方法で用いられる砕料シリカは、その平均粒径
が２０〜３００　μｍの範囲で、比表面積（ＢＥＴ法に
よる。以下、同じ）が０．０１〜７００ｎｆ／ｇの範囲
であることが好ましい。また、そのアルカリ金属含有率
はできるだけ少ないことが望ましく、好ましくは５１９
１ｍ以下、更に好ましくは１ｐｐＩ１１以下であること
が望ましい。

アルカリ金属けい酸塩水溶液と酸とを反応させて得られ
たシリカの平均粒径が２０μｍ以上であると精製工程に
おける不純物の抽出に悪影響を及ぼすことなく、洗浄・
脱水処理が容易であり不純物含量を少なくすることがで
きるのに対し、シリカの平均粒径が２０μｍ未満である
と精製工程における洗浄・脱水処理が困難となり、また
、１ｍｍを超えると精製工程における不純物の抽出が困
難となり、いづれも高純度のシリカを得ることが困難で
あるので好ましくない。

本発明の方法で砕料として用いられるシリカの比表面積
は０．０１〜７００ｒ４／ｇの範囲であることが望まし
く、好ましくは０．１〜’ｂ 更に好ましくは２０〜６００ｒｒｆ／ｇの範囲である。

比表面積が２０ｎｆ／ｇ以上であるシリカを砕料とした
ときは、比表面積が２Ｏｎｆ／ｇ未満であるシリカを用
いたときに比較して粉砕装置の摩耗が少なく、得られる
微粒子シリカに混入する不純物量が少ないので好ましい
。

本発明の方法で用いられる砕料としてのシリカを得るた
めの方法としては、公知の方法の中から本発明の方法に
おける砕料としての要件を備えたシリカが得られる方法
が選ばれる。たとえば、特開昭６２−３０１１号または
特開昭６２−２８３８０９号などの各公報に記載の方法
によ、て、本発明の方法で用いられる砕料シリカを得る
ことができる。

実施の態様としては、予め粘度が２〜５００ポイズ、好
ましくは２〜２００ポイズの範囲に調製された前記アル
カリ金属けい酸塩の水溶液を、孔径が２０μｍ〜１ｍａ
ｌの範囲、好ましくは３０〜３００μｍの範囲であるノ
ズルから、水溶性有機媒体または酸溶液からなる凝固浴
中に押し出して繊維状ないし柱状あるいは粒状に凝固さ
せ、得られたゲルを酸含有液で処理した後、次いで水洗
して不純物を抽出除去することによって得ることができ
る。

上記方法によって、内外両面に無数の亀裂を有する壁に
囲まれた中空構造を有し、しかも、アルカリ金属元素や
塩素のほか、ウランなど放射性を有する物質、更には、
ＡＩ、Ｆｅ、Ｔｉなど各種の不純物含有率が、いずれも
ＩＰ＋）−以下である高純度シリカを得ることができる
。

使用するノズルは、凝固浴中でゲル化したアルカリ金属
けい酸塩がノズル面に付着するトラブルの発生を防ぐた
めに、金−白金合金など貴金属合金類型または四弗化エ
チレン系樹脂製、またはノズル面を貴金属類または四弗
化エチレン系樹脂で被覆したものであることが好ましい
。

凝固浴に用いられる水溶性有機媒体としては例えば、メ
タノール、エタノール、ｎ−プロパツール等のアルコー
ル類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセト
ン１メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルアセト
アミド、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチ
ルスルフオキシド等を挙げることができる。

また、凝固浴に用いられる酸としては、硫酸。

硝酸、塩酸などの無機酸であって、硫酸、硝酸を用いる
のが好ましく、酸溶液としては、実用上、これらの酸の
水溶液が好ましい、酸濃度は、０．１〜４規定、好まし
くは０．５〜３規定、更に好ましくは１〜２規定の範囲
である。

凝固浴温度は、２５°Ｃ以上、好ましくは４０〜８０゛
Ｃの範囲に保持するのがよい。

アルカリ金属けい酸塩水溶液と酸とを反応させて得られ
たシリカの精製には、硫酸、硝酸、塩酸などの鉱酸、過
酸化水素などの過酸化物およびキレート剤などから選ば
れた物質を含む水溶液による洗浄など公知の方法を用い
ることができる。

砕料シリカの「平均粒径」の測定は、ふるい分は法によ
る。また、砕料シリカの形状が繊維状ないし柱状など球
形からのずれが大きい場合には光学顕微鏡によって求め
られた粒子の太さ　（短径）の算術平均値を「平均粒径
」とみなした。

粉砕処理によって得られたシリカ粒子の「平均粒径」は
、遠心沈降光透過法により測定した。

前記の方法で得られた砕料シリカは、粉砕処理に先立っ
て焼成処理（以下、粉砕前焼成という）する。なお、粉
砕前焼成に先立って砕料シリカを乾燥し、含水率を１０
重量％以下とすることが望ましい。砕料シリカの乾燥は
粉体の乾燥に通常用いられる方法−たとえば、流動層乾
燥などの方法により、温度５０〜３００°Ｃ１好ましく
は１００〜２００°Ｃの範囲で行う。

砕料シリカの焼成処理は、電気炉などを用いて温度３０
０〜１５００°Ｃ１好ましくは８００〜１３００℃の範
囲におし１て行ない、焼成時間は１分〜１０時間、好ま
しくは１０分〜２時間の範囲である。

粉砕前焼成の温度と時間とを前記範囲で調節することに
よって、砕料シリカの比表面積を０．Ｏ１〜７００ｒｒ
ｆ／ｇの範囲に調整することができ、シリカの粉砕性・
成形性・焼結性および収縮性を調節することができる。

粉砕前焼成の温度を高めると、シリカの比表面積が減少
し粉砕し難くなる傾向があるが、粉砕して得られた微粒
子シリカの比表面積が小さい程、これを成形し焼成した
際の収縮率が低減し、得られるガラス成形体の寸法精度
が高まるという利点がある。プレス成形体を焼成したと
きの線収縮率を２５％以下にするためには、成形原料と
して用いられる微粒子シリカの比表面積は６００ｎｆ／
ｇ以下であることが好ましい。

また、微粒子シリカを水などの媒体に分散させて微粒子
シリカスラリーを調製する際に、微粒子シリカが粉砕前
焼成を高温度で行ったシリカを粉砕して得たものである
ときは、スラリー中のＳｉＯ□濃度を８５重量％程度に
まで高めることができ、得られた成形体の乾燥が容易で
ある。

＄５））砕前焼成を低温度で行ったシリカは粉砕が容易
であり、また、焼結性がよいが、成形体を焼成した際の
収縮率が大きくなる傾向がある。

本発明の方法において、粉砕前焼成したシリカの粉砕は
、乾式粉砕、または液体の分散媒体を用いる湿式粉砕の
いづれの方法によってもよい。

液体分散媒体としては水性媒体が好適に用いられる。ま
た、分散媒体として水溶性液体有機化合物を用いること
ができ、その具体例として、メタノール１　エタノール
などのアルコール類、ホルムアミド、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、アセトン
、メチルエチルケトンなどのケトン類などを挙げること
ができ、水と水溶性存機化合物との混合物を分散媒体と
して用いることもできる。

本発明の方法において、焼成シリカの粉砕には通常の粉
砕装置を用いることができ、たとえば、ポットミル、チ
ューブミル、コニカルボールミルまたはコンパートメン
トミルなどの転勤ボールミル、振動ボールミル、または
塔式粉砕機、撹拌樽型ミルなどの媒体撹拌ミルなどが、
また、乾式粉砕の場合には更に、ディスクミル、ビンミ
ル、遠心分級型ミルなどの高速回転式粉砕機、あるいは
ジェット粉砕機などを用いることもできる。

砕料と接触する粉砕装置要部または必要によって用いら
れる粉砕媒体の材質は、アルミナ１　ジルコニア、炭化
ケイ素、窒化ケイ素または石英ガラス、溶融石英、水晶
、瑞瑞または珪石などの珪酸質材料の中から適宜選択し
て用いる。

本発明の方法によって、嵩密度が高く結晶化度の小さい
石英ガラスを製造する場合に用いられる微粒子シリカを
得る場合には、粉砕装置要部および粉砕媒体の材質は石
英ガラス、溶融石英などの非晶質の珪酸質材料が適し、
特に高純度の石英ガラスが好ましい。

結晶質の珪酸質材料からなる粉砕装置を用いて粉砕した
シリカを焼成すると、シリカの結晶化が促進されるので
好ましくない。

本発明の方法において、用いられるボール１　ロンドな
どの剛体からなる粉砕媒体は、直径が０．５〜２５胴、
好ましくは１〜１０ｍｍの範囲の大きさのものである。

粉砕所要時間は粉砕条件により異なるが、０．５分〜９
６時間の範囲、好ましくは２分から２４時間の範囲であ
る。

本発明の方法によって、アルカリ金属含有率が１０ｐｐ
ｍ以下、更には１　ｐｐｍ以下であり、比表面積が０．
０１〜７００イ／ｇの範囲で、平均粒径が２０μｍ未満
である、不純物含量の少ない高純度の微粒子シリカ、ま
たはこれを含む微粒子シリカスラリーを得ることができ
る。

前記粉砕処理で得られた微粒子シリカ、または微粒子シ
リカスラリーからガラス成形体を得るには、これらを適
宜な方法によって成形し、ついで焼成する。

本発明の方法において、微粒子シリカは、金型プレス成
形、ラバープレス成形１　アイソスタチックプレス成形
、ホットプレス成形、射出成形などの各種のプレス成形
法によって成形する。

成形時の圧力は、１０〜５０００　ｋｇ　／　ｃｄ、好
ましくは１００〜２０００　ｋｇ　／　ｃｎｌの範囲で
ある。

前記粉砕処理で得られた微粒子シリカスラリーをそのま
ま、または、これにシリカ粉末を添加するか、あるいは
得られた前記微粒子シリカに水などの分散媒体を加え、
５ｉＯｚｆｉ度が１５％ないし８５％程度の微粒子シリ
カスラリーまたはペースト状として、流し込み成形、押
出し成形、押型成形、カレンダー法・ドクターブレード
法などのテープ鋳込み成形、プレス成形、射出成形など
の各種の方法によって成形することができる。

微粒子シリカスラリーに対して、アルカリ金属けい酸塩
水溶液と酸を反応させて得たシリカを精製して得られた
高純度シリカを乾式粉砕して得られた、その平均粒径が
１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、更に好まし
くは２０〃ｍ以下であるシリカ粉末を添加することがで
きる。

なお、乾式粉砕に先立って、５０〜３００’Ｃ１好まし
くは１００〜２００°Ｃの範囲で乾燥した後、乾式粉砕
して得られたシリカ粉末を、微粒子シリカスラリーに加
えて成形すると、得られた成形体を乾燥する際に割れが
生じ難く好ましい。また、前記条件で乾燥した後、３０
０〜１５００’Ｃ１好ましくは８００〜１３００°Ｃの
範囲で焼成した後、乾式粉砕して得られたシリカ焼成粉
末を微粒子シリカスラリーに加えて成形すると、得られ
た成形体を乾燥・焼成した際の成形体の収縮が少なく好
ましい。

本発明において、微粒子シリカまたは微粒子シリカスラ
リーには、上記シリカ粉末のほかに、公知の方法で製造
された不純物の少ないシリカ粉末やシリカゾルを添加す
ることもできる。

また、本発明においては粉砕前焼成を施した砕料シリカ
、または粉砕して得られた成形前の微粒子シリカまたは
微粒子シリカスラリーに対して、シリカあたりの重量比
で０．００２〜３％、好ましくは０，０１〜１％の範囲
の凝膠剤、または、０．１〜１０％、好ましくは０．２
〜３％の範囲のバインダーを添加することによって成形
体のυ１れを減らすことができる。

凝膠剤としては、タンニン酸、塩化アンモニウム、弗化
アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、
燐酸アンモニウム、蓚酸アンモニウムなどを、また、バ
インダーとしては、デキストリン、カゼイン、ゼラチン
、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、メチルエ
チルセルロース、アルギン酸アンモニウム、オレイン酸
、ワックスエマルジョンなどを挙げることができる。

分散媒体を用いた場合には、微粒子シリカ成形体の焼成
処理に先立って該成形体を乾燥する。

乾燥処理の好ましい態様は次の通りである。

乾燥温度は、２０〜２００°Ｃの範囲とし、乾燥の初期
では３０〜９０°Ｃの範囲とするのが好ましい。

成形体中の水分が多い場合には、乾燥時の成形体の割れ
を防ぐため乾燥速度を調節することが好ましい、成形体
を収納した容器の気相部の開孔率を変えたり、あるいは
乾燥器内の温度と湿度を調節することによって、乾燥速
度を調節することができる。乾燥処理の時間は、成形体
の大きさ、厚み、水分の含有率などにより異なり、３分
〜３ケ月である。

次に、得られた乾燥成形体の焼成処理の好ましい態様は
次の通りである。

焼成温度は、８００〜１８００°Ｃ１好ましくは１１０
０〜１８００℃の範囲である。

シリカの粒度と比表面積により必要な焼成温度が変化し
、シリカ粒子の平均粒径が大きくなるにつれて焼結に要
する温度は高くなる。シリカ粒子の平均粒径が３〜４μ
ｍ程度であるときは１１００〜１４００”Ｃにおいて焼
結が進むが、平均粒径が１０ａｍ以上では１４００°Ｃ
以上の温度が必要である。

焼成時の昇温速度は１時間あたり３０〜６００　’Ｃ１
好ましくは？（１０〜５００℃の範囲であり、焼成時間
は、高温では短時間でよく、低温では長時間を要する。

焼成時に一定温度に保持する時間は０〜２４時間、好ま
しくは０．１〜５時間の範囲である。

なお、前記の温度範囲で焼成して得られたガラス成形体
に、必要により１８００°Ｃを超え２２００’Ｃ程度の
温度で更に数秒ないし１程度度の短時間の加熱処理を行
うことによって微細結晶・気泡などの欠陥を除去するこ
とができる。

焼成時の炉内雰囲気は、空気、窒素、水素、ヘリウム、
アルゴンなどの存在下でよく、真空下で焼成することも
できる。

透明ガラスや透明石英ガラスを製造する場合には、ヘリ
ウム雰囲気で焼成することが好ましい。

また、真空下で焼成した後、空気雰囲気で焼成する方法
も好ましい。

〔発明の効果〕

本発明の方法により、アルカリ金属けい酸塩水溶液を原
料として、アルカリ金属含有率がｔｏｐｐｍ以下と不純
分が少な（高純度で、比表面積が０．０１〜７００ボ／
ｇの範囲で、かつ平均粒径が２０ｐｍ以下である微粒子
シリカを得、これを成形して、比較的低い温度で焼成し
、低アルカリで高純度の、かつ、高密度の石英ガラス成
形体を製造することができる。

シリカの粉砕条件と焼成条件を適宜に変えることにより
、透明・半透明・不透明または多孔質の石英ガラスを製
造することができる。

本発明の方法は、使用する原料が入手し易く、また、省
エネルギー化が可能で従来法より経済的であるという利
点を併せ持っている。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を実施例および比較例により説明す
る。「％」は「重量％Ｊを意味する。

実施例−１゜ けい酸ソーダ＃３号（ＪＩＳ　Ｋ１４０８．３号相当品
、以下同じ）（Ｓｉｎｇ：　２８％、ＮａｚＯ：　９％
）２０ｋｇを減圧下で５０°Ｃに加温して脱水濃縮し、
Ｓｉｎｇ：　３０％、）ｌａｇｏ：　９．８％の処理用
原液を得た。本原液の粘度は、２０’Ｃで４．１　ボイ
ズであった。

この原液をろ過した後、押し出し機を用いて孔径が２０
０μｍφ、孔数２００細孔数−白金合金製ノズルを通し
て、５０°Ｃに保持した凝固浴−硫酸２規定水溶液中へ
６ｍ／分の速度で押し出し、透明な繊維状ゲルを得た。

得られた繊維状のゲル（含液率二６７％、湿量基準）１
０ｋｇを、酸処理液−硫酸２規定水溶液３０ｆｆｉ中に
浸漬し撹拌しながら１００°Ｃで１時間処理し、ヌソチ
ェを用いて脱酸した。同様の処理を更に２回施した後、
得られた短繊維状シリカをイオン交換水３０ｊ２を用い
て洗務・濾過を５回繰り返した後、ヌッチェを用いて脱
酸・脱水し、含水率５８％のン！シリカを得た。

得られた湿シリカを１５０°Ｃで１６時間加熱して乾燥
し、含水率１％のシリカ粒子を得た。

得られたシリカ粒子の平均粒径は２２０μｍ、比表面積
は７００ポ／　ｇ　（ＢＥＴ法による）で、ＳｉＯ□（
乾量基準）あたりの不純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐ
ｐｒａ。

Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであっ
た。

乾燥シリカ粒子を１０６０°Ｃで４０分間焼成した。

得られた焼成シリカ粒子の平均粒径ならびに不純物含有
率には変化がなかったが、その比表面積は４１０ｎ’ｆ
／ｇとなった。

焼成シリカ粒子６０ｇを石英ガラス　（Ｎａ含有率：Ｑ
、０５ｐｐｍ）製ボール（５ｎｕ＋＋φ）２００　ｇを
粉砕媒体としてボールミル内に仕込み、回転数１１００
ｒｐで２４時間粉砕処理した。ボールミルは実施例−１
で用いたものを使用した。

上記の粉砕処理によって得られた微粒子シリカは、平均
粒径が１１μｍであり、不純物含有率は、Ｎａ：　０．
２ｐｐｍ、　Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．１
ｐｐｎ＋であった。

得られた微粒子シリカ１ｇを、金型プレス（内径１３ｆ
ｆｌＩＩｌφのシリンダー）に充填して上下両方向から
圧力１０００　ｋｇ　／　ｃｒＫで２０分間プレスし、
微粒子シリカ成形体を得た。

該成形体を電気炉に入れ、ヘリウム雰囲気下で１時間あ
たり２００°Ｃの速度で１２５０°Ｃに昇温し、この温
度に１．５時間保持した後、更に１時間あたり２００°
Ｃの速度で１５００°Ｃに昇温し、この温度に３時間保
持した後、冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（１０
ｍＩＩｌφ×６胴）は、半透明で水中に入れても気泡の
発生は認められず、嵩密度が２．１ｇ／ｃｌであり、Ｘ
線回折（以下、ＸＲＤ　＆いう）による測定の結果、ア
モルファスであった。

実施例−２〜４および比較例−１゜ 実施例−１で得られた乾燥シリカ粒子について、表−１
に示す条件でそれぞれ焼成し、比表面積の異なる焼成シ
リカ粒子を得た。なお、比較のために焼成を行わない場
合を比較例−１として示した。

焼成シリカ粒子はいづれも、平均粒径は２２０μｍ、Ｓ
ｉＯ□（乾量基準）あたりの不純物含有率は、Ｎａ：　
０．２ｐｐｍ、　Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０
．ｌｐｐｍで、焼成前に比較して変化がなかった。

これらシリカ粒子の各６０ｇを実施例−１と同様にして
粉砕処理を行い、微粒子シリカを得た。

微粒子シリカの不純物含有率は、Ｈａ：　０．２ｐｐａ
＋＋Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍで
、いづれも粉砕前に比較して変化がなかった。

得られた微粒子シリカの各１ｇを実施例−１と同様にし
て成形し、微粒子シリカ成形体を得た。

°各機粒子シリカ成形体を電気炉で真空下で１時間あた
り２００°Ｃの速度で１２５０°Ｃに昇温してこの温度
に１．５時間保持し、ついで、アルゴン雰囲気として１
時間あたり　２００’Ｃの速度で１７５０°Ｃに昇温し
てこの温度に０．５時間保持した後、冷却した。

得られた円板状石英ガラス成形体はいづれも、失透や気
泡がなく透明で、嵩密度は２．２ｇ／ｃｎｌ、ＸＲＤ測
定の結果、アモルファスであった。

乾燥シリカ粒子の焼成条件１乾燥シリ力粒子または焼成
シリカ粒子の比表面積、粉砕して得られた微粒子シリカ
の平均粒径１石英ガラス成形体の寸法（直径×厚み）な
らびに焼成による線収縮率（直径方向）を表−１に示す
。

実施例−５゜ 実施例−１で得られた焼成シリカ粒子２７ｇを、水４０
ｇと０，１規定塩酸水溶液１．４ｒｎ１との混合液を分
散媒体として、石英ガラス　（Ｎａ含有率：　０．０５
ｐｐｍ）製ポール（５ｆｆＩＩＩｌφ）２００　ｇを粉
砕媒体としてボールミル内に仕込み、回転数１１００ｒ
ｐで２４時間４式粉砕処理した。

ボールミルは転勤式で石英ガラス　（Ｎａ含有率＝０．
０５ｐｐｍ）類ボット　（容量０．４　ｆ　’Ｉ　　を
使用した。

上記の粉砕処理によって得られた微粒子シリカスラリー
中の微粒子シリカは、平均粒径が０．９μｍ、５ｉＯｚ
あたりの不純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐｍ。

Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであっ
た。

該微粒子シリカスラリーの３５ｇを、４０Ｔｏｒｒの圧
力下で１０分間脱気した。脱気後の微粒子シリカスラリ
ーに０．３％アンモニア水を加え、ｐＨを５．０に調整
した。これを再度、４０Ｔｏｒｒの圧力下で１０分間脱
気した。

処理した微粒子シリカスラリーをテフロン製シャーレ　
（内径８０ｍｍφ）に流し込み、蓋をして５０°Ｃの恒
温器内で静置し固化させた。１日経過後、シャーレの蓋
を開孔率１％の孔をあけた蓋に換え、５０°Ｃの恒温器
内で６日間乾燥した後、得られた円板状シリカ成形体を
乾燥機に入れ、１５０°Ｃにおいて１０時間乾燥した。

該成形体を電気炉に入れ、ヘリウム雰囲気下で１時間あ
たり２００’Ｃの速度で１３００°Ｃに昇温し、この温
度に１．５時間保持した後、更に１時間かけて１５００
“Ｃに昇温し、この温度に１時間保持した後、冷却した
。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（５０
柵φｘ３ｍｍ）は、失透や気泡がなく透明であり、嵩密
度が２．２ｇ／ｃｆｆｌで、ＸＲＤ測定の結果、アモル
ファスであった。

実施例−６゜ 押出機のノズルとして孔径が３６μｍφのものを用いた
ほかは、実施例−１に準した処理を行い、含水率１％の
乾燥シリカ粒子を得た。

得られた乾燥シリカ粒子の平均粒径は４０μｍ、′比表
面積は８００ｒｒｆ／ｇで、不純物含有率は、Ｎａ：０
．２ｐｐｍ、　Ａｌ：　０．４ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．
ｌｐｐｍであった。

乾燥シリカ粒子を１２００°Ｃで３０分間焼成した。

得られた焼成シリカ粒子の比表面積は０．５ｒｒｆ／ｇ
であった。なお、平均粒径ならびに不純物含有率には変
化がなかった。

焼成シリカ粒子６０ｇを実施例−１と同様にして粉砕処
理を行った。

粉砕処理によって得られた微粒子シリカは、平均粒径が
１５μｍ、不純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐｍ＋Ａ
ｌ：　０．４ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであった
。

得られた微粒子シリカ１ｇを、実施例−１と同様にして
プレス成形を行った。

該成形体を電気炉に入れ、ヘリウム雰囲気下で１時間あ
たり２００°Ｃの速度で１３００°Ｃに昇温し、この温
度に３時間保持した後、冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（１０
ｍｍφｘ６ｍｍ）　は半透明であり、水中に入れても気
泡の発生は認められなかった。

該成形体は、嵩密度が２．１ｇ／ｃｍで、Ｘｌｌ０によ
る測定の結果、アモルファスであった。

実施例−７゜ 実施例−１で得られた乾燥シリカ粒子を１２００”Ｃで
３０分間焼成して、平均粒径が２２０ＩＪｍ、比表面積
が０．５＋＋（／ｇで、不純物含有率が、Ｎａ：　０．
２ｐｐｍ。

Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍ゛であ
る焼成シリカ粒子を得た。

この焼成シリカ粒子６０ｇを実施例−１と同様にして粉
砕処理を行い、平均粒径が１５μｍで、不純物含有率が
、Ｎａ：　０．２ｐｐＬｌ、　Ａｌ：　０．５ｐｐｍ、
　Ｚｒ：　０．１ｐｐｎである微粒子シリカを得た。

得られた微粒子シリカ２６ｇを純水４．６ｇと混合して
ＳｉＯ□濃度８５％の微粒子シリカペーストとし、これ
をテフロン製シャーレ（内径８０ｆｆＩＩＩｌφ）に流
し込んだ。以下、実施例−５と同様にして同化・乾燥さ
せて微粒子シリカ成形体を得た。

該微粒子シリカ成形体を電気炉で真空下で１時間あたり
２００°Ｃの速度で１３００°Ｃに昇温してこの温度に
１．５時間保持し、ついで、アルゴン雰囲気として１時
間あたり２００°Ｃの速度で１７５０°Ｃに昇温してこ
の温度に０．５時間保持した後、冷却した。

得られた円板状石英ガラス成形体（７２薗φ×３、ｍｍ
）　は、半透明であり、その嵩密度は２．１ｇ／ｃｄで
、ＸＲＤ測定の結果、アモルファスであった。

焼成による線収縮率（直径方向）は、１０％であった。

比較例−２゜ 実施例−６で得た焼成シリカの１ｇを、粉砕処理するこ
となくそのまま、実施例−６と同様にしてプレス処理し
た。

プレス体を金型から取り出したところ、プレス体は脆く
て割れてしまい焼成することができず、目的とする成形
体が得られなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）アルカリ金属けい酸水溶液と酸とを反応させて得た
   シリカを精製して得られた平均粒径が２０μｍ以上ない
   し１ｍｍ以下の範囲であるシリカを、焼成した後、粉砕
   することによって得たアルカリ金属含有率が１０ｐｐｍ
   以下であり、かつ、平均粒径が２０μｍ未満である微粒
   子シリカを成形し、焼成することを特徴とするガラス成
   形体の製造方法。