JPH0259437A - 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） シリかガラスは耐熱性、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べる。

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０例えば（ＲＯ）ｓｓｉ・　（Ｏ３ｔ
（ＯＲ）ｄ−・Ｏ３ｔ　（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ックやυ１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
ｌ−メチル−２−ピロリドンを含む溶媒を使用する共に
ポリアルキレンゲリコール及び／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モノメチルエーテル
、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−０−）、（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１−メチル
−２−ピロリド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。ｌ−メチル−２−ピロリドンと共に用
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、ブ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１ｏｏｏ〜１
４００℃に昇温しで焼結することにより得られる。

（作用） １−メチル−２−ピロリド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、ｌ−メチル−２−ピロ
リドンはポリアルキレングリコール及び／又はそのｍ１
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２０２℃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４７ｇ１メチルアルコール６８
ｇ、１−メチルー２−ピロリドン２３ｇを混合し、これ
にポリエチレングリコール（平均分子＠３０００）を５
ｇ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
。

その後蓋に小孔を開け６０℃の恒温槽中で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。こうし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１３０
０℃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１−メチル−２−ピロリドン
   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。