JPH0259445A - 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。

一触式ｓ＋　　（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・　（Ｏ３１（Ｏ
Ｒ）ｚ）、・Ｏ３Ｉ　　（ＯＲｈ、（ｎ＝０−８、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（、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酢酸ビニル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。

ポリ酢酸ビニル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債に関しては本発明
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、ｌ−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。

シリコンアルコキシドとポリ酢酸ビニル、溶媒及び水と
は生成するゾルをできるだけ均一なものとするためにス
タークなどを用いてよく混合する。

また超音波を照射してもよい。ゾル調整時にシリカの微
粒子を加えても良い。

生成したゾル溶液は手早く他の容器に移してゲル化させ
る。ゲル化時には生成したゲルからの溶媒の発散を防ぐ
ために容器を密封することが好ましく、またゲル化時の
温度は０℃以上が好ましい。

乾燥する工程では穴のある蓋に代えて、適当な雰囲気下
で乾燥収縮固化させて乾燥ゲルとする。

その後ゲル−ゾル法で焼結することによりシリカガラス
を製造する。

ゲル化する工程、乾燥する工程、焼結する工程は一般に
用いられる条件が使用される。例えばそれぞれ、Ｏ℃〜
１００℃で数分〜数１０日放置、室温〜２００℃で数時
間〜数１０日放置、適当な雰囲気下で１０００〜１４０
０℃に５０〜ｂ （作用） モルホリン及び／又はＮ−エチルモルホリン、ポリ酢酸
ビニルの作用については不明であるが、ゾル中でのシリ
カ微粒子の生成、成長の制御、乾燥過程でゲル中に発生
する応力の緩和に寄与し、ゲルの大形化が可能になった
ものと考えられる。

実施例１ シリコンテトラメトキシド；モルホリン＝１：１のモル
比になるように調整し、メタノールをモルホリンと同量
加えて攪拌し、更にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメ
トキシド１００重量部に対して１０重量部添加し均一溶
液とした。この溶液に濃度が０．０１　ｍｏｌ／　１の
コリン水溶液をシリコンテトラメトキシド１モルに対し
４モル加え充分混合してシリカゾルを得た。得られたゾ
ルを直径２００龍のテフロンをコーティングしたガラス
シャーレに深さ１０ｍｍまで入れ密封して室温でゲル化
した。ゲル化した後火のある蓋に代えて６０℃で１４日
間乾燥、その後１７０℃まで３０℃／日で昇温し乾燥し
てクランクや割れのない乾燥ゲルを得た。ｑの乾燥ゲル
を空気中１３００℃まで６０℃／時間の速度で昇温加熱
してクラックや発泡などのないシリカガラスを得た。こ
のシリカガラスには失透や気泡はなく品質の高いもので
ある。

又分析の結果、このシリカガラスは市販のシリカガラス
とその特性が一致した。

実施例２ シリコンテトラメトキシド二モルホリン＝１：ｌのモル
比になるように調整し、メタノールをモルホリンの半量
加えて攪拌し、更にポリ酢酸ビニルをシリコンテトラメ
トキシド１００重量部に対して１０重量部添加し均一溶
液とした。この溶液に濃度が０．０１翔ｏ１／　Ｉｔの
コリン水溶液をシリコンテトラメトキシド１モルに対し
４モル加え充分混合してシリカゾルを得た。

以下実施例１と同様の操作を行ってシリカガラスを得た
。このシリカガラスには失透や気泡はなく品質の高いも
のである。又分析の結果、このシリカガラスは市販のシ
リカガラスとその特性が一致した。

比較例 溶媒としてモルホリンを用いず、メタノールのみを用い
た以外は実施例１と同様の操作を行った結果、乾燥中ゲ
ルにクランクや割れが発生し易かった。

（発明の効果） 本発明によれば、大型のシリカガラスをゾル−ゲル法に
よりクラックや割れを発生することなく、容易に製造が
可能となる。その大きさは基本的には制約がなく形状も
板状の物に限らず棒状、管状のものも製造可能となり従
来よりも安価に製造することができる。

又、本発明によりシリカガラスは従来より安価に製造で
きるため、従来から使用されてきた■ｃ製造用フォトマ
スク基材等の分野はもちろんのこと、これまで高価格の
ため使用されていなかった分野での需要の拡大も可能と
なる。

代理人　弁理士　廣　瀬　　　章

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酢酸ビ
   ニルを添加することを特徴とするシリカガラスの製造法
   。