JPH0259436A - 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の製造法に関する。

（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、
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゛ぺる。

一般式Ｓ　Ｉ（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。例えば（ＲＯ）ｓｓｉ・　（Ｏ３ｉ　（
Ｃ３’Ｒ）ｉ）　、　・ＯＳ　ｔ　　（ＯＲｈ、（ｎ−
０〜８、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、ブルー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（、クランク
やυ１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、シリコンアルコキドの溶媒として
モルホリン及び／又はＮ−エチルモルホリンを含む溶媒
を使用する共にポリアルキレングリコール及び／又はそ
の誘導体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。またこれらのシリコンアルコキシドを部分的に
重合させたものを用いることもできる。

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。

ポリアルキレングリコール及び／又はその誘導体として
は、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、
ポリエチレングリコールジメチルエーテル等が使用し得
る。これらはポリアルキレンオキシド （−Ｒ−〇−）、ｌ　（Ｒ：アルキレン基）を主鎖にも
つ化合物である。

これらのポリアルキレングリコール及び／又はその誘導
体の分子量については本発明では特に限定を設けないが
、水、溶媒への溶解性、ゾル中でのシリカ微粒子の成長
の度合に応じて選択される。

シリコンアルコキシドの溶媒として使用するモルホリン
及び／又はＮ−エチルモルホリンの量に関しては本発明
では特に限定を設けないが、ゾル中でのシリカ微粒子の
成長の度合に応じて選択される。モルホリン及び／又は
Ｎ−エチルモルホリンと共に用いられる溶媒成分として
は、メチルアルコール、エチルアルコール、１−プロピ
ルアルコール、２−プロピルアルコール、メチルアルコ
ール等のアルコール類、ジメチルエーテル等のエーテル
類、アセトン、エチルメチルケトン等のケトン類、酢酸
エチル等のエステル類の少なくとも一種が使用可能であ
る。

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、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、例えば空気中で１０００〜１
４００℃に昇温して焼結することにより得られる。

（作用） モルホリン及び／又はＮ−エチルモルホリンを含む溶媒
を用いることによって、乾燥過程で起こるゲルの割れが
防止される原因については詳細は不明であるが、モルホ
リン及び／又はＮ−エチルモルホリンはポリアルキレン
グリコール及び／又はその誘導体と共にゾル中でのシリ
カ微粒子の生成、成長の制御に関与し、また、沸点が１
２８〜１３０℃（モルホリン）、１３８℃（Ｎ−エチル
モルホリン）とアルコール等の他の溶媒及び水よりも高
いため、乾燥過程での蒸発速度が遅く、ゲル中に発生す
る応力の緩和に寄与することにより、ゲルの大形化が可
能になったものと考えられる。

実施例 ０．ＯＩＭコリン水溶液４７ｇ、メチルアルコール６８
ｇ１モルホリン２１ｇを混合し、これにポリエチレング
リコール（平均分子量３０００）を５ｇ添加し溶解させ
た。得られた溶液をテトラメチルシロキサン９９ｇにゆ
っくりと加え充分混合しシリカゾルを得た。これを直径
２００鶴のテフロンでコーティングしたシャーレに入れ
、アルミ箔で密封し室温でゲル化した。その後蓋に受孔
を開け６０℃の恒亀槽中で２週間乾燥し、その後１７０
℃まで昇温し、１日乾燥して乾燥ゲルを得た。こうじて
得られた乾燥ゲルには、クランクや割れは全くなかった
。得られた乾燥ゲルを、空気中１３００℃まで加熱、焼
結したところ、クラックや割れのない透明なシリカガラ
スが得られた。

（発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、シリコンアルコキ
   シドを加水分解してシリカゾルとする段階で、シリコン
   アルコキシドの溶媒としてモルホリン及び／又はＮ−エ
   チルモルホリンを含む溶媒を使用すると共にポリアルキ
   レングリコール及び／又はその誘導体を添加することを
   特徴とするシリカガラスの製造法。