JPH0259440A - 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
、仮、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（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５ｉ（ＯＲ）４（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）ｉｓｉ・　（Ｏ３１（ＯＲ）＊
）−・Ｏ３ｉ　　（ＯＲ）ｉ、（ｎ＝０〜Ｂ、Ｒ；アル
キル基））に水（アルカリ土類金属で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割れが発生し易く、クランク
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ず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
１−メチル−２−ピロリドンを含む溶媒を使用する共に
ヒドロキシアルキルセルロース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。

ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ヒドロキシメ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース
、ヒドロキシブチルメチルセルロース等が使用し得る。

これらのヒドロキシアルキルセルロースの分子量につい
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。１−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１０００〜１
４００℃に昇温して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、１−メチル−２−ピロ
リドンは、ヒドロキシアルキルセルロースと共にゾル中
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
可能になりだものと考えられる。

実施例 ０．０１Ｍコリン水溶液４７ｇ１メチルアルコール６７
ｇ、１−メチル−２−ピロリドン２３ｇを一混合し、こ
れにヒドロキシプロピルセルロース（平均分子量３０万
）を２ｇ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２０
０ｆｌ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。その後蓋に掛孔を
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１３００℃まで加熱、焼結
したところ、クラン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） 本発明によれば、クラックや割れのない大形のシリカガ
ラスをゾルアール法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく、形状も板状、棒状、管
状等のいずれでも製造できる。

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ヒドロキシアルキルセルロ
   ースを添加することを特徴とするシリカガラスの製造法
   。