JPH0259442A - 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。例えば（ＲＯ）ｓｓｉ・　（Ｏ３１
（ＯＲ）ｚ）−・Ｏ３ｉ　　（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。

本発明はクラッ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）容器とし
てＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド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１し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Ｎ１Ｎ−ジ
メチルアセトアミド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。Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドと共
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℃に昇温しで焼結することにより得られる。

（作用） Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド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、Ｎ、Ｎ−ジメチルア
セトアミドは、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１６６℃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 ０．０１Ｍコリン水溶液４７ｇ、メチルアルコール６７
ｇ、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド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
ＯＮ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。

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Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
   ド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。