JPH02129095A - マイクロ水晶の製造方法 - 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〕 本発明はマイクロ水晶の製造方法に関する。本発明でい
うマイクロ水晶とは、長径が１ｍ以下である微小な人工
水晶をいう。

人工水晶は、物理的・化学的に安定で機械的特性が優れ
、振動周波数の安定性が高いことから形状の大きいもの
は、振動子材料として広く用いられている。しかし、形
状が微小なものはほとんど利用されていないのが現状で
ある。

本発明の方法で得られるマイクロ水晶は、単結晶である
人工水晶が有していると同様な強度・透明性・形態の異
方性・熱伝導性等の緒特性を有しており、微小な人工水
晶が容易に得られれば、補強材等のフィラー、スペーサ
ー、あるいは石英ガラス［＃４等への利用が期待できる
。

〔従来の技術］ 人工水晶の製法としては、水熱育成法が通常採用されて
いる。水熱育成法については、たとえばＸ業協会誌：　
７？　（４）　１９６９．Ｐ−１１１〜１１８　ニ記載
されている。常温では、不溶かまたは著しくＭ？８の結
晶性物質を、高温・高圧下で適宜の鉱化剤を含む大きな
溶解度をもつ水溶液とし、温度による溶解度差を利用し
て種子結晶の成長を促進する操作は、結晶の水熱育成と
称されている。水晶を育成する場合には、高温高圧の系
において上下に温度差を設け、下部−高温側で原料を溶
解し、上部−低温側で溶質を種子結晶上に析出させて結
晶を成長させる水熱温度差法が用いられている。

人工水晶製造用の原料としては従来、屑水晶やラス力（
１ａｓｃａ）などが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来、人工水晶の製造においては、大型で構造欠陥の少
ない結晶を得ることを目的としており、数本ないし数十
本の限られた数の種水晶を出発物質としてゆっくりした
速度で育成している。従来の人工水晶の製造においては
、形状が微小なものの生成は好ましくないとされ、マイ
クロ水晶を大量に取得するという思想はない。

水晶は単結晶であり、単結晶の生成は結晶核の発生と核
を出発点とする育成過程から成る。多数のマイクロ水晶
を得るには、何らかの方法で多数の結晶核を発生させ、
発生した多数の結晶核をそれぞれ独立に成長させる必要
がある。

本発明は上記の課題を解決し、多数のマイクロ水晶を容
易に取得する方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者らは前記課題を解決するため種々の検討を行い
、結晶核の発生ならびに結晶の育成用原料として微粒子
状クリストバライトを用い水熱育成を行うことによって
、驚くべきことにクリストバライトを多数のマイクロ水
晶に変化させることができることを見出し、本発明を完
成させた。

すなわち、本発明は「水熱育成によって人工水晶を製造
するにあたり、原料として微粒子状クリストバライトを
用いることを特徴とするマイクロ水晶の製造方法」を要
旨とする。

以下、本発明について詳述する。

本発明の方法で原料として用いられるクリストバライト
の純度には特に制限はない。ただし、生成するマイクロ
水晶の純度を重視する場合には、できるだけ不純分の少
ないクリストバライトを用いることが望ましい。

用いられるクリストバライトの製法も限定されず、天然
または合成の非晶質シリカを熱処理したもの、あるいは
非晶質シリカにクリストバライト化を促進する物質−例
えばアルカリを予め添加して熱処理し、クリストバライ
ト化したものも使用することができる。

例えば、本発明者らが先に堤案した特願昭６３１６６８
３１号明細書に記載された方法一実施態様として、比表
面積が５Ｏｎｆ／ｇ以上である非晶質シリカに５〜６０
０ｐｐｍのアルカリ金属元素を添加し、１０００〜１３
００°Ｃの温度で加熱処理することによって、本発明の
方法で用いられるクリストバライトを得ることができる
。

本発明の方法で原料として用いられるクリストバライト
は、その平均粒径が１ｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以
下、更に好ましくは０．３国以下であることが望ましい
、平均粒径が１ｍを超えると、つの粒子中に多数の結晶
核が生じ、得られた結晶は多結晶となり、単結晶を得難
いので好ましくない。また、たとえ単結晶化しても多数
のマイクロ水晶を得るための原料としては適さない。

平均粒径が１１１ｍ以下であるクリストバライト微粒子
は、塊状物を粉砕して調製してもよいし、あるいは、平
均粒径がＩｓ以下である非晶質シリカを用い前記の加熱
処理を行って調製することもできる。

得られたクリストバライト微粒子を原料として人工水晶
の育成を行なう。

一般に、人工水晶の育成は、縦型の耐圧容器の底部−溶
解域にけい酸質原料を充填し、上部−成長域には種子水
晶を懸垂して、溶媒として容器内容積の７５〜８５％に
相当する量のアルカリ水）８液を充填し、密閉状態で加
熱して容器の上下に温度差を設け、溶解域を高温に、成
長域を低温に保持する水熱温度差法によって行われる。

本発明の方法においては、種子水晶を用いてもよいが、
種子水晶は必要でない。また、前記アルカリ水溶液の充
填量は、容器内容積の６５％程度に相当する量でもよい
。

容器内部は高温・高圧状態になるので、１０００〜１５
００気圧の圧力を保持できる容器を用いることが望まし
い。

熔解域においてけい酸質原料がアルカリ水溶液に溶解し
て生成したＳｉＪの飽和溶液は、容器上下の温度差によ
る対流によって上昇し、容器上部の低温域に入るとＳｉ
Ｏ□の過飽和溶液となる。

本発明の方法における結晶核の生成機構は不明であるが
、クリストバライト粒子の一部が結晶転移によってα石
英化し、これが成長する機構と、上記過飽和溶液から析
出したＳｉｎ、が結晶槙となり成長する機構が考えられ
る。

水熱育成の温度は通常、３００〜４００°Ｃの範囲で選
定され、容器上下の温度差は通常、２０〜４０°Ｃの範
囲で選定される。育成の温度が４００°Ｃを超えて高過
ぎると均質な製品が得られ難くなる。

なお、本発明の方法においては、上記温度範囲よりも更
に低温の３００°Ｃ未満２５０°Ｃ程度の領域でも育成
することができ、また、容器上下の温度差を設けること
は必須要件ではない。

育成時間は、１〜１４日間程度である。

育成工程においてけい酸質原料を溶解させるために用い
られる溶媒としてのアルカリ水溶液の溶ｔ（鉱化剤）と
しては、Ｌｉ、　Ｎａ、になどのアルカリ金属の水酸化
物、炭酸塩１重炭酸塩、硼酸塩燐酸塩、酢酸塩、ハロゲ
ン化物および脂肪酸塩からなる群から選ばれた少なくと
も１種を用いることができる。

なお、クリストバライトを得るに際して、原料非晶質シ
リカの結晶化工程においてアルカリ成分を添加して加熱
処理を行った場合には、添加したアルカリ成分が得られ
たクリストバライト中に残存しているので、結晶化工程
において添加したアルカリ成分と同一種類のアルカリ水
溶液を溶媒として用いることが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明の方法によってマイクロ水晶を容易かつ大量に得
ることができる。

本発明の方法によれば、粉砕処理を施すことなくマイク
ロ水晶を得ることができ、不純分の混入を避けることが
できる。

〔実施例］ 以下、実施例および比較例によって本発明の方法を具体
的に説明する。

実施例−１ 平均粒径：　２００　ｐ　ｍ、　Ｎａ含有率：　１１０
０ｐｐ、ＡｌＴｉ、Ｌｉ、にの含有率がそれぞれ１９ｐ
−以下、密度：２．３３ｇ／ｃ−ｄ、　Ｘ線回折によっ
てクリストバライトであることが確認されたシリカ１０
ｇを原料として水熱温度差法により人工水晶の育成を行
った。

種子水晶は用いず、原料クリストバライトの溶媒として
はオートクレーブ内容積に対して７５％相当量のＮａ１
ＣＯ＝　ｌ規定水溶液を充填した。

容器下部−原料溶解域の温度２８０″Ｃ１上部−過飽和
域の温度２７０°Ｃとして７日間保持した。

得られた生成物を通常の方法によって固液分離し、粉末
状固体５．６ｇを得た。

得られた粒子は、Ｘ線回折によって水晶であることが確
認され、これらを光学類＠鏡で観察したところ、短径：
ｔＯ〜４０．ｃ＋ｍ、長径：１００ｕｎ前後であるマイ
クロ水晶であった。

比較例−１゜ 平均粒径がｌＯｉ＊である塊状のクリストバライトを原
料とし、実施例−１に準じて人工水晶の育成を行った。

得られた生成物は、α−水晶の多結晶体であって、単結
晶体はほとんど認められなかった。

実施例−２゜ 平均粒径：　１００　／７　ｍ、　Ｎａ含有率：　４０
　ｐｐｍ、ＡｌＴｉ、ＬｉＪの含有率がそれぞれｌ　ｐ
ｐ−以下、密度：２．３３　ｇ　／　ｃ＋ｌｌ　、　Ｘ
線回折によってクリストバライトであることが確認され
たシリカ２０ｇを原料として水熱温度差法により人工水
晶の育成を行った。

種子水晶は用いず、原料クリストバライトの溶媒として
はオートクレーブ内容積に対して６０％相当量のＮａ０
ｔｌ　１規定水溶液を充填した。

原料溶解域の温度３８０°Ｃ１過飽和部の温度３５０°
Ｃとして１０日間保持した。

得られた生成物を通常の方法によって固液分離し、粉末
状固体を得た。

得られた粒子は、Ｘ線回折によって水晶であることが確
認され、これらを光学顕微鏡で観察したところ、短径＝
２０〜５０μｍ、長径：１００μｍ前後であるマイクロ
水晶であった。

特許出願人　　　日東化学工業株式会社手 続 補 正 書（自発） 平成元年１２月２２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）水熱育成によって人工水晶を製造するにあたり、原
   料として微粒子状クリストバライトを用いることを特徴
   とするマイクロ水晶の製造方法。