JPH0259441A - Production of silica glass - Google Patents

Production of silica glass

Info

Publication number
JPH0259441A
JPH0259441A JP21180788A JP21180788A JPH0259441A JP H0259441 A JPH0259441 A JP H0259441A JP 21180788 A JP21180788 A JP 21180788A JP 21180788 A JP21180788 A JP 21180788A JP H0259441 A JPH0259441 A JP H0259441A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silica glass
sol
gel
solvent
silicon alkoxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21180788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Takei
康一 武井
Fusaji Hayashi
林 房司
Yoichi Machii
洋一 町井
Toshikatsu Shimazaki
俊勝 嶋崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP21180788A priority Critical patent/JPH0259441A/en
Publication of JPH0259441A publication Critical patent/JPH0259441A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily obtain large-sized silica glass free from cracks and crazes by using a specified solvent and adding hydroxyalkylcellulose in a sol preparing stage when silica glass is produced by a sol-gel process. CONSTITUTION:Silicon alkoxide is hydrolyzed to prepare silica sol, this sol is converted into gel and dried and the resulting dry gel is sintered to produce silica glass. In the hydrolyzing stage, a solvent contg. morpholine and/or N- ethylmorpholine is used as a solvent for the silicon alkoxide and hydroxyalkylcellulose is added. The solvent used in combination with the morpholine and/or N-ethylmorpholine may be alcohols, ethers, ketones or esters.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing silica glass used for optical applications, semiconductor industry, electronic industry, physical and chemical applications, etc.

(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ず拡大
されている。
(Prior art) Silica glass has excellent heat resistance, corrosion resistance, and optical properties, so it is an important material indispensable for semiconductor manufacturing, and is also used for optical fibers, photomask substrates for IC manufacturing, TPT substrates, etc. It has been used for many years, and its uses are rapidly expanding.

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熔解する方
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(いなど経済的、
品質的にいくつかの問題点をもっている。
Conventional methods for producing silica glass include a method in which natural quartz is melted in an electric furnace or an oxyhydrogen flame, or a method in which silicon tetrachloride is oxidized and melted at high temperature in an oxyhydrogen flame or a plasma flame. Since the manufacturing process requires high temperatures of 2000℃ or higher, it consumes a large amount of energy, and materials that can withstand such high temperatures are required during manufacturing. Target,
There are some quality issues.

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。
On the other hand, in recent years, a method of synthesizing silica glass at low temperature called the sol-gel method has been attracting attention.

その概要を簡単に述べる。The outline will be briefly described below.

一般式S i  (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。例えば(RO)3St・ (O31
(OR)z) 、・O3i  (OR)s、(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。
Silicon alkoxide represented by the general formula S i (OR) 4 (R: alkyl group) (including its polycondensate in the present invention. For example, (RO)3St・(O31
(OR)z) , ・O3i (OR)s, (n=0~
8. R: Alkyl group)) to water (pH with alkali or acid)
may be adjusted) and hydrolyzed to produce silica hydrosil (referred to as silica sol in the present invention). At this time, an appropriate alcohol is generally added as a solvent so that the silicon alkoxide and water form a homogeneous system.

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。
This silica sol is gelled by standing still, increasing the temperature, adding a gelling agent, etc. Thereafter, the gel is evaporated to dryness to obtain a dry silica gel. Silica glass is obtained by sintering this dried gel in a suitable atmosphere.

(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。
(Problems to be Solved by the Invention) However, there are still unresolved problems in the production of silica glass by the sol-gel method. In particular, during the process of drying the gel, cracks and fractures are likely to occur in the gel, making it difficult to produce a monolithic large-sized dry gel without cracks and fractures with a good yield.

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。
The present invention provides a method for manufacturing silica glass that does not cause cracks or cracks.

(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。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a method for producing silica glass using a sol-gel method, in which a solvent containing morpholine and/or N-ethylmorpholine is used as a solvent for silicon alkoxide during sol preparation. It is characterized by the addition of hydroxyalkyl cellulose.

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。
In the present invention, there are no particular restrictions on the alkyl group of silicon alkoxide, but from the viewpoint of ease of hydrolysis and gelation time, silicon alkoxide having a methyl group, ethyl group, propyl group, or butyl group is used. is preferred. Furthermore, partially polymerized silicon alkoxides can also be used.

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。
The catalyst added with water is not particularly limited, such as bases and acids, but
From the viewpoint of gelation time and ease of sintering of the resulting dry gel, a base gives more preferable results.

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。
As the hydroxyalkylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxybutylcellulose, hydroxybutylmethylcellulose, etc. can be used.

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。
The molecular weight of these hydroxyalkylcelluloses is not particularly limited in the present invention, but is selected depending on the solubility in water and solvents and the degree of growth of silica fine particles in the sol.

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盪に関しては本発明
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、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。
The amount of morpholine and/or N-ethylmorpholine used as a solvent for silicon alkoxide is not particularly limited in the present invention, but is selected depending on the degree of growth of fine silica particles in the sol. Solvent components used with morpholine and/or N-ethylmorpholine include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, and butyl alcohol, ethers such as dimethyl ether, acetone, and ethyl methyl ketone. At least one kind of ketones such as esters such as ethyl acetate and esters such as ethyl acetate can be used.

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℃に昇温しで焼結することにより得られる。
Silica glass is produced by transferring the silica sol prepared as described above to a container such as a petri dish, gelling it by keeping it at room temperature to 70°C, then drying it at a temperature above room temperature for several weeks to form a dry gel, and then using a known method. , e.g. 1000-1 in air
It is obtained by raising the temperature to 400°C and sintering it.

(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、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128〜130
℃(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。
(Function) Although the details of why gel cracking that occurs during the drying process is prevented by using a solvent containing morpholine and/or N-ethylmorpholine are unknown, morpholine and/or N-ethylmorpholine It is involved in the production and growth control of silica fine particles in the sol together with hydroxyalkyl cellulose, and also has a boiling point of 128 to 130.
°C (morpholine), 138 °C (N-ethylmorpholine)
It is thought that this is because the evaporation rate during the drying process is lower than that of water and other solvents such as alcohol, contributing to the relaxation of stress generated in the gel, making it possible to make the gel larger. It will be done.

実施例 0.01Mコリン水溶液47g1メチルアルコール67
g、モルホリン21gを混合し、これにヒドロキシプロ
ピルセルロース(平均分子!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℃の恒温槽中で2週間乾燥し、その後1
70℃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、クラッ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。
Example 0.01M choline aqueous solution 47g 1 methyl alcohol 67g
g and 21 g of morpholine were mixed, and 2 g of hydroxypropyl cellulose (average molecular weight: 300,000) was added and dissolved. 99 g of tetramethylsiloxane was added to the resulting solution.
was added slowly and mixed thoroughly to obtain a silica sol. This was placed in a Teflon-coated Petri dish with a diameter of 200 mm, sealed with aluminum foil, and gelatinized at room temperature. After that, a hole was made in the lid and it was dried for 2 weeks in a constant temperature oven at 60℃, and then 1
The temperature was raised to 70° C. and dried for one day to obtain a dry gel. The dry gel thus obtained had no cracks or breaks. When the obtained dry gel was heated and sintered in air to 1300°C, transparent silica glass without cracks or cracks was obtained.

(発明の効果) 本発明によれば、クランクや割れのない大形のシリカガ
ラスをゾルケ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。
(Effects of the Invention) According to the present invention, large-sized silica glass without cranks or cracks can be easily produced by the Solcale method. There are basically no restrictions on its size, and it can be manufactured in any shape such as a plate, rod, or tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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。
1. In a method for producing silica glass in which silicon alkoxide is hydrolyzed to form silica sol, this is gelled, dried to form a dry gel, and then sintered, at the step of hydrolyzing silicon alkoxide to form silica sol, A method for producing silica glass, characterized in that a solvent containing morpholine and/or N-ethylmorpholine is used as a solvent for silicon alkoxide, and hydroxyalkyl cellulose is added.
JP21180788A 1988-08-26 1988-08-26 Production of silica glass Pending JPH0259441A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21180788A JPH0259441A (en) 1988-08-26 1988-08-26 Production of silica glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21180788A JPH0259441A (en) 1988-08-26 1988-08-26 Production of silica glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0259441A true JPH0259441A (en) 1990-02-28

Family

ID=16611925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21180788A Pending JPH0259441A (en) 1988-08-26 1988-08-26 Production of silica glass

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0259441A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0259441A (en) Production of silica glass
JPH0259442A (en) Production of silica glass
JPH0259440A (en) Production of silica glass
JPS62265130A (en) Production of silica glass
JPH0259446A (en) Production of silica glass
JPH02248331A (en) Production of silica glass
JPH01119526A (en) Production of silica glass
JPH0259439A (en) Production of silica glass
JPH0259437A (en) Production of silica glass
JPH01138137A (en) Production of silica glass
JPH01119528A (en) Production of silica glass
JPH0259448A (en) Production of silica glass
JPH0259435A (en) Production of silica glass
JPH02248334A (en) Production of silica glass
JPH02248332A (en) Production of silica glass
JPH01119524A (en) Production of silica glass
JPH01138139A (en) Production of silica glass
JPH01138138A (en) Production of silica glass
JPH02248342A (en) Production of silica glass
JPH0259438A (en) Production of silica glass
JPH0259443A (en) Production of silica glass
JPH0259436A (en) Production of silica glass
JPH01119527A (en) Production of silica glass
JPH01138141A (en) Production of silica glass
JPH0259444A (en) Production of silica glass