JPH0477324A - Production of quartz glass powder - Google Patents

Production of quartz glass powder

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JPH0477324A
JPH0477324A JP18750690A JP18750690A JPH0477324A JP H0477324 A JPH0477324 A JP H0477324A JP 18750690 A JP18750690 A JP 18750690A JP 18750690 A JP18750690 A JP 18750690A JP H0477324 A JPH0477324 A JP H0477324A
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JP
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water
mixture
powder
gel
silicate
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JP18750690A
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Japanese (ja)
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Minoru Yasueda
安枝 稔
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Chisso Corp
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads
    • C03B19/1005Forming solid beads
    • C03B19/106Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction
    • C03B19/1065Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction by liquid phase reactions, e.g. by means of a gel phase

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Abstract

PURPOSE:To improve purity by mixing a specific volume of water with ester silicate and gelatinizing the mixture or further adding water to the mixture and subjecting the mixture to a heat treatment to gelatinize the mixture, then grinding the mixture in water and subjecting the powder to dry filtering, disintegrating, sieving and calcining. CONSTITUTION:The refined water is added at >=2mol to 1mol ester silicate, such as methyl silicate, and if necessary, a catalyst, such as nitric acid, is added thereto and the mixture is hydrolyzed and gelatinized at pH3 to10. Further, the water of 0.5 to 50 wt. times the weight of the liquid ester silicate/water mixture at need and the mixture is gelatinized by the heat treatment at 50 to 120 deg.C. This gel is charged to a hard glass or resin vessel and water is added thereto at 1 to 2l per 1mol raw material ester silicate. After the mixture is mechanically pulverized in the water, the excess water is removed by filtering and the mixture is dried at >=100 deg.C. The mixture is thereafter disintegrated with a ball mill made of a synthetic resin or the like and is sieved to form 75 to 300mu powder. Further, the powder is calcined at >=1000 deg.C, by which the quartz glass powder is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石英ガラス粉末の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for producing quartz glass powder.

さらに詳しくは、従来不純物の混入を避けることのでき
なかった機械的粉砕を、被粉砕物がゲルの状態で行うこ
とによシ、例えば、半導体工業用石英ガラ′ス製品、光
通信用多成分ガラス原料等の各種の用途に好適に利用す
ることのできる高純度の石英ガラス粉末を簡単な操作で
効率よく得ることのできる石英ガラス粉末の製造方法に
関する。
More specifically, by performing mechanical pulverization while the object to be pulverized is in a gel state, which conventionally could not avoid contamination with impurities, it is possible to produce products such as quartz glass products for the semiconductor industry, multi-component products for optical communications, etc. The present invention relates to a method for producing quartz glass powder that can efficiently obtain high-purity quartz glass powder that can be suitably used for various purposes such as glass raw materials through simple operations.

例えば半導体工業用石英ガラス製品、光通信用多成分ガ
ラス等の原料である石英ガラス粉末には、高純度化の要
求が高まる一方である。
For example, demands for higher purity of quartz glass powder, which is a raw material for quartz glass products for the semiconductor industry, multi-component glass for optical communications, etc., are increasing.

例えば、近年、半導体素子の高集積化に伴い高純度のシ
リコン単結晶の要求が高まり、その製造用ルツボの高純
度化が求められている。
For example, in recent years, as semiconductor devices have become more highly integrated, the demand for high-purity silicon single crystals has increased, and crucibles for producing the same have been required to have higher purity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この高純度化の要求に対し、近年では純度の低い天然珪
石を溶融粉砕したものに代わシ、純度の高い天然石英あ
るいは合成石英が使用されつつある。しかし、天然石英
や合成石英を従来の乾式条件で機械的に粉砕すると、半
導体工業用石英ガラス製品、特に、石英ルツボを形成す
るだめの原料粉末として好ましい粒度である75ミクロ
ンから300ミクロンの粉末は50%程度しか得られず
残りは75ミクロン以下の微粉末になってしまうという
問題がある。
In response to this demand for high purity, in recent years, high purity natural quartz or synthetic quartz has been used instead of fused and crushed natural silica stone with low purity. However, when natural quartz or synthetic quartz is mechanically pulverized under conventional dry conditions, powders with a particle size of 75 to 300 microns, which is the preferred raw material powder for forming quartz glass products for the semiconductor industry, especially quartz crucibles, are produced. There is a problem that only about 50% can be obtained and the remainder becomes fine powder of 75 microns or less.

さらに、天然石英の溶融粉砕品あるいは、従来の合成石
英を乾式粉砕を行ったものでは、粉砕工程で使用するア
ルミナボールミルに由来するアルミニウム等の不純物の
混入が避けられない。
Furthermore, in the case of melt-pulverized natural quartz or dry-pulverized conventional synthetic quartz, impurities such as aluminum originating from the alumina ball mill used in the pulverization process are unavoidable.

たとえは、これらの原料粉末を用いて製造したシリコン
単結晶引き上は用ルツボには、通常10ppm程度のA
l、数ppm@fのFelTi%Zr。
For example, crucibles for pulling silicon single crystals manufactured using these raw material powders usually contain about 10 ppm of A.
l, several ppm@f of FelTi%Zr.

Na、Ca%に、10分の数ppm程菱のB、Cu。Na, Ca%, and B and Cu at a few tenths of a ppm.

Ni等の不純物が含まれておシ、このようなルツボを用
いてシリコン単結晶を引き上げると、ルツボ中の不純物
が単結晶中に移行するので、高純度のシリコン単結晶は
得られない。
If a silicon single crystal containing impurities such as Ni is pulled using such a crucible, the impurities in the crucible will migrate into the single crystal, making it impossible to obtain a highly pure silicon single crystal.

また、半導体ウェハーの熱処理工程に使用される炉芯管
等には、高純度の透明石英ガラスが要求される。
Furthermore, high-purity transparent quartz glass is required for furnace core tubes and the like used in the heat treatment process of semiconductor wafers.

しかしながら、従来の透明石英管は、アルミニウム、ア
ルカリ等の微量不純物を含有する天然水晶を原料に用い
て形成されているので、従来の透明石英ガラス管にもこ
れらの微量不純物が含まれている。
However, since conventional transparent quartz tubes are formed using natural quartz as a raw material that contains trace impurities such as aluminum and alkali, conventional transparent quartz glass tubes also contain these trace impurities.

したがって、従来の透明ガラス石英管においては、不純
物に起因する熱変形や失透を避けることはできないと言
う問題がある。
Therefore, in conventional transparent glass quartz tubes, there is a problem in that thermal deformation and devitrification caused by impurities cannot be avoided.

また、一般に、石英ガラス材における熱変形や失透は、
不純物にアルカリ金属が存在する場合に顕著に現れるこ
とが知られており、原料粉末の高純度化が求められてい
る。
In general, thermal deformation and devitrification in quartz glass materials are
It is known that this phenomenon is noticeable when an alkali metal is present as an impurity, and there is a demand for high purity of the raw material powder.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の目的は、こうした従来品の問題点を解消し、産
業上の需要を満たすべく、高純度石英ガラス粉末を効率
よく製造するための新規技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a new technique for efficiently producing high-purity quartz glass powder in order to solve the problems of conventional products and meet industrial demands.

本発明者らは、前記課題を解決するために、鋭意検討を
重ねた結果、珪酸エステルと特定量の水との混合液をゲ
ル化させたゲル、あるいは前記混合液に更に特定量の水
を加え加熱処理を行なって得られたゲルを水中にて機械
的粉砕し、濾過したゲルは乾燥後容易に粉末化する凝集
体となり、解砕を加えることで、形状は破砕状で、75
ミクロンから300ミクロンの粒度の高純度石英ガラス
粉末が効率よく得られることを見いだして、本発明に到
達した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies and have developed a gel obtained by gelling a mixture of a silicate ester and a specific amount of water, or a gel obtained by adding a specific amount of water to the mixture. The gel obtained by addition and heat treatment is mechanically crushed in water, and the filtered gel becomes an aggregate that is easily powdered after drying.
The present invention was achieved by discovering that high-purity quartz glass powder with a particle size of from micron to 300 microns can be efficiently obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の構成は、珪酸エステルと前記珪酸エステル1モ
ルに対し2モル以上の水との混合液をゲル化させたゲル
、あるいは前記混合液に特定量の水を加え加熱処理を行
うことによって得られたゲルを、水中にて粉砕し、濾過
抜、ゲルを乾燥、解砕し、フルイ分けを行い、その後焼
成を行うことを特徴とする石英ガラス粉末の製造方法で
ある。
The structure of the present invention is a gel obtained by gelling a mixture of a silicate ester and 2 moles or more of water per 1 mole of the silicate ester, or a gel obtained by adding a specific amount of water to the mixture and subjecting it to heat treatment. This method for producing quartz glass powder is characterized by pulverizing the resulting gel in water, filtering it out, drying the gel, crushing it, separating it through a sieve, and then firing it.

以下に本発明の製造方法について詳細に説明する。The manufacturing method of the present invention will be explained in detail below.

本発明で用いる珪酸エステルの種類としては、メチルシ
リケート、エチルシリケートおよびプロピルシリケート
のほか、酸またはアルカリの共存下で水と溶液を形成し
得る珪酸エステルはすべて使用することができる。特に
、アルコキシ基の炭素原子数が1〜3の珪酸エステルは
、加水分解が速やかに進行するため好適である。
In addition to methyl silicate, ethyl silicate, and propyl silicate, all silicic esters that can form a solution with water in the coexistence of an acid or an alkali can be used as the silicic ester used in the present invention. In particular, silicic acid esters in which the alkoxy group has 1 to 3 carbon atoms are suitable because hydrolysis proceeds rapidly.

前記珪酸エステルに混合する水の使用量は、本発明にお
いて、前記珪酸エステル1モルに対し2モル以上である
。該水の量が2モル未満であると、珪酸エステルの加水
分解反応の進行が不充分になり、得られた乾燥ゲルを焼
成すると残留するアルコキシ基が炭化して製品が黒色を
帯びることがある。
In the present invention, the amount of water mixed with the silicate ester is 2 moles or more per 1 mole of the silicate ester. If the amount of water is less than 2 moles, the hydrolysis reaction of the silicate ester will not progress sufficiently, and when the resulting dry gel is fired, the remaining alkoxy groups may carbonize and the product may take on a black color. .

なお、使用に供される前記水としては、充分に精製し不
純物を除去したものが好ましい。
The water to be used is preferably one that has been sufficiently purified to remove impurities.

また、本発明の方法においては前記水と共に触媒を使用
することができる。
Further, in the method of the present invention, a catalyst can be used together with the water.

好適に使用することのできる前記触媒としては前記珪酸
エステルと前記水の混合溶液のpHを変動させることの
できるものであれば特に制限はなく、具体的には、酸、
例えば硝酸、シュウ酸、酢酸など、アルカリとしてはア
ンモニア、トリエチルアミン、エチレンジアミンなどを
挙けることができる。
The catalyst that can be suitably used is not particularly limited as long as it can vary the pH of the mixed solution of the silicate ester and the water, and specifically, acids,
Examples of the alkali include nitric acid, oxalic acid, and acetic acid, and examples of the alkali include ammonia, triethylamine, and ethylenediamine.

前記触媒を用いた場合、前記珪酸エステルと前記水との
混合溶液のpHは、前記珪酸エステルの加水分解を速や
かに進行させるためK、通常3〜10の範囲が好ましい
When the catalyst is used, the pH of the mixed solution of the silicate ester and water is preferably K, usually in the range of 3 to 10, in order to rapidly progress the hydrolysis of the silicate ester.

本発明においては、焼成工程におけるシリカ粉末の発泡
および黒色化を防止する目的、また、粉砕工程に供する
ゲルの性状を一定にする目的で、珪酸エステルと水の混
合溶液に特定量の水を添加し、加熱処理を行うことがで
きる。
In the present invention, a specific amount of water is added to a mixed solution of silicate ester and water in order to prevent foaming and blackening of the silica powder during the firing process, and to maintain constant properties of the gel to be subjected to the pulverization process. Then, heat treatment can be performed.

前記加熱処理に使用する水は、珪酸エステルと水の混合
溶液の重量に対して045倍〜5倍と任意に添加できる
。また、前記加熱処理に使用する水は充分に精製を行い
、不純物を除去したものが好ましい。
The amount of water used in the heat treatment can be arbitrarily added in an amount of 0.45 times to 5 times the weight of the mixed solution of silicate ester and water. Furthermore, it is preferable that the water used in the heat treatment be sufficiently purified to remove impurities.

前記加熱処理の温度は、50℃〜120℃の範囲、好ま
しくは70℃〜90℃で行う。また加熱処理の時間は、
温度により変化するが、4時間〜24時間、好ましくは
16時間〜20時間である。
The temperature of the heat treatment is in the range of 50°C to 120°C, preferably 70°C to 90°C. In addition, the heat treatment time is
Although it varies depending on the temperature, it is 4 hours to 24 hours, preferably 16 hours to 20 hours.

前記加熱処理に使用する加熱装置には、局部加熱になら
ないものが好ましく、よく撹拌された油浴もしくは、一
定間隔で巻かれた電気ヒーターによる加熱が好ましい。
The heating device used in the heat treatment is preferably one that does not cause local heating, and is preferably heated by a well-stirred oil bath or an electric heater wound at regular intervals.

珪酸エステルと水の混合溶液より得られるゲルもしくは
前記混合溶液に特定量の水を加え加熱処理を行ったゲル
は、いずれもゲル化した際の容器の形状もしくは縮合が
進んで容器の形よシ若干縮小した形状をしておシ、この
まま乾燥すると大きなガラス塊もしくは破片状となる。
Gels obtained from a mixed solution of silicate ester and water, or gels obtained by adding a specific amount of water to the mixed solution and subjecting them to heat treatment, either change the shape of the container when gelatinized or the shape of the container due to progress of condensation. It has a slightly reduced shape, and if it dries as it is, it will become a large glass lump or fragment.

該破片状ゲルは、粉砕を行っても、半導体工業用石英ガ
ラス粉末として好ましい粒度である75ミクロンから3
00ミクロンの粒度の粉末が50%程度しか得られず、
また前記乾燥ゲルはち密な状態であることよシ、粉砕時
における粉砕機からの不純物の混することで粒度を整え
、乾燥後にゲルが粉末化しやすい状態とする。すなわち
、本発明では上記ゲは、原料の珪酸エステル1モルに対
し、1〜21である。
Even after pulverization, the fragmented gel has a particle size of 75 microns to 3 microns, which is a preferable particle size for quartz glass powder for the semiconductor industry.
Only about 50% of powder with a particle size of 0.00 microns can be obtained,
In addition, the dried gel should not be in a dense state, but the particle size is adjusted by mixing impurities from the pulverizer during pulverization, so that the gel can be easily powdered after drying. That is, in the present invention, the above-mentioned number is 1 to 21 per mole of the silicate ester as a raw material.

前記粉砕とは、具体的には単軸もしくは多軸の撹拌翼に
よるものであシ、撹拌翼の形状および枚数に特に制限は
なく、プロペラ型、タービン型のbずれ本使用が可能で
ある。
Specifically, the above-mentioned pulverization is carried out using a single-shaft or multi-shaft stirring blade, and there is no particular restriction on the shape or number of stirring blades, and propeller-type or turbine-type stirring blades can be used.

粉砕に使用する容器の形状は特に限定はされないが、好
ましくは円筒形でゲルおよび添加水に対し充分な深さを
もつもので、さらに好ましくは内部に2枚以上のバッフ
ル等の干渉板を持つものがよい。また撹拌翼の回転数は
、撹拌翼形状および使用する容器の形状によシ毎分50
〜400回転の間で任意に設定すればよい。
The shape of the container used for pulverization is not particularly limited, but it is preferably cylindrical and has sufficient depth for the gel and added water, and more preferably has two or more interference plates such as baffles inside. Things are good. The rotation speed of the stirring blade depends on the shape of the stirring blade and the shape of the container used.
It may be set arbitrarily between ~400 rotations.

いずれにせよ、ゲルに機械的せん断力が有効に加えられ
ることが重要である。
In any case, it is important that mechanical shear force is effectively applied to the gel.

さらに、上記粉砕に使用する容器の材質には、金属不純
物の混入を避ける目的で、硬質ガラスのほか、樹脂製も
しくは樹脂コーティングを施した金属製の容器を使用す
ることが好ましい。樹脂としてはフッ見樹脂のほか、ナ
イロン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
ポリエチレン樹脂などが好適に使用される。
Further, as the material of the container used for the above-mentioned pulverization, in addition to hard glass, it is preferable to use a resin-made or resin-coated metal container in order to avoid contamination with metal impurities. In addition to Futomi resin, the resins include nylon resin, polyurethane resin, polypropylene resin,
Polyethylene resin or the like is preferably used.

また、前記粉砕における粉砕時間線、粉砕されるゲルの
状態および撹拌の条件などによシ異なるが、15分〜1
20分が好ましく、よシ好ましくは30分〜60分であ
る。
Although it varies depending on the grinding time line in the grinding, the state of the gel to be ground, and the stirring conditions, it may take 15 minutes to 1 hour.
The time is preferably 20 minutes, and more preferably 30 minutes to 60 minutes.

前記粉砕を行うことによって、糊状の珪酸質ゲル粒子と
水の混合物が得られる。
By carrying out the pulverization, a mixture of paste-like silicic acid gel particles and water is obtained.

解砕の終った糊状の珪酸質粒子と水の混合物を濾過し余
分な水分を除き乾燥を行う。
The mixture of the pasty silicic acid particles and water that has been crushed is filtered to remove excess water and then dried.

乾燥は、濾過したゲルを乾燥容器たとえば、ナス型フラ
スコに移じ、回転型の乾燥機たとえば、ロータリーエバ
ポレーターで加熱乾燥を行う。
For drying, the filtered gel is transferred to a drying container, such as an eggplant-shaped flask, and heated and dried using a rotary dryer, such as a rotary evaporator.

乾燥方法は、常圧乾燥、減圧乾燥のいずれでもよく、ま
た、乾燥温度は通常1003以上である。
The drying method may be either normal pressure drying or reduced pressure drying, and the drying temperature is usually 100°C or higher.

ゲルは乾燥するさい、粒子の再凝集がおこり、その結果
、使用に適当な粒子径すなわち75ミクロンから300
ミクロンの粒度の粉末の収率が著しく低下するので、再
凝集した石英粉末を解砕する。
As the gel dries, the particles reagglomerate, resulting in a particle size suitable for use, i.e., from 75 microns to 300 microns.
The re-agglomerated quartz powder is crushed, as the yield of micron-sized powder is significantly reduced.

用いる解砕機としてはあらゆる形状もしくは形式のもの
が使用可能であるが、回転型のボールミルが好ましい。
Although any shape or type of crusher can be used, a rotary ball mill is preferred.

また、金属不純物の混入を防止する目的で、粉砕機たと
えば、ボールミル本体ならびにボールの材質にはフッソ
樹脂、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプ
ロピレンなど、もしくは前記樹脂にて被覆を施した金属
たとえば、ステンレス製の本体ならびにボールが好適に
使用される。
In addition, in order to prevent metal impurities from being mixed in, the main body and balls of the crusher, such as a ball mill, are made of fluorine resin, nylon, polyurethane, polyester, polypropylene, etc., or metal coated with the above resin, such as stainless steel. A main body and a ball are preferably used.

次に、前記解砕を行った石英粉末から目的とする粒度の
石英粉末を取り出すため、フルイ分けを行う。
Next, in order to take out quartz powder having a desired particle size from the crushed quartz powder, sieving is performed.

フルイ分けは任意の目開きの網を使用することにより、
前記解砕を行った石英粉末からあらゆる目的粒度の石英
粉末を取り出すことが可能である。
Sieving can be done by using a mesh with any mesh size.
It is possible to extract quartz powder of any desired particle size from the crushed quartz powder.

前記フルイ分けには、手動によるフルイ分は操作あるい
は機械的振動、超音波、低周波による振動によるフルイ
分けのいずれでも行なうことができる。
The sieving separation can be performed by manual sieving operation or sieving separation using mechanical vibration, ultrasonic waves, or low frequency vibration.

前記フルイ分けに使用されるフルイ網およびフルイ枠、
供給ロードなどの材質は、金属不純物の混入を防止する
目的で、前記解砕機と同様、樹脂製あるいは樹脂によシ
被覆を施した金属製のものが好ましい。
a sieve net and a sieve frame used for said sieve separation;
The material of the supply load, etc. is preferably made of resin or metal coated with resin, similarly to the crusher, in order to prevent metal impurities from being mixed in.

フルイ分けが終了したら、目的とする粒度の石英粉末を
用いて焼成を行う。焼成温度は、いわゆるゾルゲル法に
おける焼成温度と同様、1000℃以上であればよく、
焼成時間は通常1時間以上である。
After the sieving is completed, firing is performed using quartz powder of the desired particle size. The firing temperature may be 1000°C or higher, similar to the firing temperature in the so-called sol-gel method.
The firing time is usually one hour or more.

以上のようにして得られる合成シリカ粉末の形状は破砕
状であシ、半導体工業用石英ガラス製品、特に石英ルツ
ボ原料に好適に利用することができる。また、高純度で
あるため光通信用多成分ガラス等の原料としても使用可
能である。
The synthetic silica powder obtained as described above is in a crushed form and can be suitably used for quartz glass products for the semiconductor industry, particularly as raw materials for quartz crucibles. Furthermore, due to its high purity, it can also be used as a raw material for multi-component glasses for optical communications.

〔実施例〕 以上、実施例および比較例によって、本発明をさらに具
体的に説明する。
[Example] The present invention will be explained in more detail using Examples and Comparative Examples.

実施例1 内容積11の硬質ガラス製4つロフラスコに、イオン交
換を行った水8モル(144,9)を入れ、20℃に調
節した水浴中にセットする。フッを樹脂製の撹拌翼で撹
拌しながら、別容器にはかりとった正珪酸メチル1モル
(152,9>を4時間かけて前記水中に徐々に添加し
た。添加が終了したのち、1時間撹拌を続け、充分混合
をおこなった。
Example 1 8 moles of ion-exchanged water (144,9) were placed in a four-hole flask made of hard glass having an internal volume of 11, and the flask was set in a water bath adjusted to 20°C. While stirring the fluorine with a resin stirring blade, 1 mole of methyl orthosilicate (152,9>) weighed in a separate container was gradually added to the water over 4 hours. After the addition was completed, the mixture was stirred for 1 hour. Continue to mix thoroughly.

得られた混合液を内容積1)のポリエチレン製の広口瓶
に移し、室温で放置した。3時間後、前記混合液はゲル
化し、均一な固形物となっていた。
The resulting mixed solution was transferred to a polyethylene wide-mouth bottle with an internal volume of 1) and left at room temperature. After 3 hours, the mixture had gelled and became a uniform solid.

該ゲルをポリプロピレン製の薬匙で2〜3c1!L角の
大きさに崩しながら、水中粉砕を行うための容器に抜き
出した。該容器にさらに、100ONの水を加え、蓋を
した。使用じだ容器は、全容量が51の円筒型で、4枚
のバッフルを持ち、材質には、フッ素樹脂のコーティン
グの施しであるステンレス製のものである。また、撹拌
翼には、4枚の羽根をもつタービン型のものを使用した
。撹拌翼の材質には、容器同様、フッ素樹脂のコーティ
ングの施しであるステンレス製のものを使用した。
Add 2 to 3 c1 of the gel with a polypropylene spoon! The mixture was crushed into L-angle pieces and taken out into a container for underwater pulverization. Further, 100ON of water was added to the container and the container was covered with a lid. The container used is a cylindrical container with a total capacity of 51 cm, has four baffles, and is made of stainless steel coated with fluororesin. Further, a turbine type stirring blade having four blades was used. As with the container, the stirring blades were made of stainless steel coated with fluororesin.

上記解砕容器に、ゲルおよび水を仕込んだのち、撹拌機
を毎分400回転で回転させた。1時間回転を続け、ゲ
ルを完全に粉砕した。
After the gel and water were charged into the disintegration container, the stirrer was rotated at 400 revolutions per minute. Rotation was continued for 1 hour to completely crush the gel.

次に、上記粉砕の終了したゲルをキリャマロートにて濾
過しゲルと余剰の水を分離した。
Next, the pulverized gel was filtered using a Kiryama funnel to separate the gel and excess water.

濾過したゲルをナス型フラスコに収め、ロータリーエバ
ポレターで乾燥をおこなった。乾燥は油浴による加熱で
、乾燥温度は150℃とし、常圧で4時間さらに真空ポ
ンプで−’160mxHgまで減圧を行い4時間、合計
8時間の乾燥を行った。乾燥中、ゲルは一旦糊状となり
、さらに乾燥が進むとかさ高な乾燥シリカ粉末となった
The filtered gel was placed in an eggplant-shaped flask and dried using a rotary evaporator. Drying was carried out by heating in an oil bath at a drying temperature of 150° C. for 4 hours at normal pressure, and then by reducing the pressure to −160 m×Hg using a vacuum pump for 4 hours, for a total of 8 hours. During drying, the gel temporarily became pasty, and as the drying progressed further, it became a bulky dry silica powder.

次いで、上記乾燥シリカ粉末の解砕を行った。Next, the dry silica powder was crushed.

解砕には、31の容量を持つ、ナイロン製の円筒型ミル
を使用した。また、解砕ボールにはウレタン族の直径3
0mのものを40個使用した。
A nylon cylindrical mill with a capacity of 31 mm was used for crushing. In addition, the crushing ball is made of urethane with a diameter of 3
40 pieces of 0m were used.

上記ポットミルに乾燥シリカおよびボールを仕込み、蓋
をして、2本ローラー型の回転台に乗せ毎分120回転
で30分間回転を続けたのち、中から乾燥シリカを取シ
出した。
Dry silica and balls were placed in the pot mill, the pot mill was covered, and the pot mill was placed on a two-roller type rotary table and rotated at 120 revolutions per minute for 30 minutes, and then the dry silica was taken out from inside.

次に、粉砕の終了したシリカをフルイ分けし、75ミク
ロンをこえ、300ミクロン以下の粒度のものを取シ出
した。フルイは、フルイ網、枠ともにナイロン製を使用
した。
Next, the pulverized silica was separated through a sieve, and particles having a particle size of more than 75 microns and less than 300 microns were taken out. Both the sieve net and frame were made of nylon.

フルイは上網に300ミクロン、下網に75ミクロンの
目開きの本のを使用し、上記乾燥シリカを0300ミク
ロンをこえるもの、075ミクロンをこえ300ミクロ
ン以下のもの、■75ミクロン以下のものにフルイ分け
た。
Use a sieve with an opening of 300 microns for the upper screen and a 75 micron opening for the lower screen, and sieve the above dried silica over 0.300 microns, over 0.75 microns but below 300 microns, and ■75 microns below. divided.

このとき、フルイ分けに供した乾燥シリカ粉末全体の重
量に対する上記フルイ分けしたシリカ粉末■の割合は6
3.5重量%であった。
At this time, the ratio of the sieved silica powder ■ to the weight of the entire dry silica powder subjected to sieving is 6
It was 3.5% by weight.

上記フルイ分けしたシリカ粉末■を、電気炉で、焼成温
度1100℃で4時間焼成を行い、白色の高純度シリカ
粉末を得た。焼成による揮発分は、焼成に供した乾燥シ
リカの重量に対し、6重量%であった。
The sieved silica powder (1) was fired in an electric furnace at a firing temperature of 1100° C. for 4 hours to obtain white high-purity silica powder. The volatile content resulting from the calcination was 6% by weight based on the weight of the dry silica subjected to the calcination.

実施例2 実施例1と同じ(転)方法で水と正珪酸メチルの混合液
を調製した。
Example 2 A mixed solution of water and methyl orthosilicate was prepared using the same method as in Example 1.

得られた混合液にさらにイオン交換を行った水9009
を加え、内容積2.2ノの家庭用電気保温ポットに入れ
、該ポットに通電し、18時間加熱を続けた。これによ
シ95℃で18時間の加熱処理を行った。ポットの内容
物は、ゲル状の固形物の廻シに、余剰の水がある状態だ
った。
Water 9009 which was further ion-exchanged to the obtained mixed liquid
was added, placed in a household electric heating pot with an internal volume of 2.2 mm, and electricity was applied to the pot to continue heating for 18 hours. This was followed by heat treatment at 95° C. for 18 hours. The contents of the pot were a gelatinous solid with excess water.

加熱終了後、ポットよシゲル状固形物と水を、解砕を行
うだめの撹拌翼付き容器に移し、さらに、2000.9
の水を加え、蓋をした。以降、実施例1と同様の操作を
行ったところ、フルイ分は後に得られたシリカ粉末■の
乾燥シリカ全体に対する割合は、76.9重量%であっ
た。
After heating, the gel-like solids and water were transferred from the pot to a container equipped with stirring blades for crushing, and further, 2000.9
water was added and the lid was closed. Thereafter, the same operation as in Example 1 was carried out, and the ratio of the silica powder (2) obtained after the sieving to the total dry silica was 76.9% by weight.

なお、実施例1および実施例2の製造工程のフローを図
−1、図−2に示した。
In addition, the flow of the manufacturing process of Example 1 and Example 2 is shown in FIG. 1 and FIG. 2.

比較例1 水18モル(324,9)に正珪酸メチル1モル(15
2,9)を撹拌しながら4時間をかけて添加した。
Comparative Example 1 1 mole of methyl orthosilicate (15
2,9) was added over 4 hours with stirring.

上記混合液を数時間放置し、ゲル状の固形物を得た。こ
のゲル状固形物を2ノのナス型フラスコに移し、ロータ
リーエバポレーターで温度150℃、常圧で4時間乾燥
したのち、真空ポンプで減圧し、−760flHgまで
4時間かけて減圧乾燥を行い、計8時間の乾燥を行った
。ゲルは、白色不透明で、数U角の乾燥シリカ粉末であ
った。
The mixture was left to stand for several hours to obtain a gel-like solid. This gel-like solid was transferred to a 2-inch eggplant-shaped flask, dried with a rotary evaporator at a temperature of 150°C and normal pressure for 4 hours, and then reduced to -760 flHg for 4 hours with a vacuum pump. Drying was performed for 8 hours. The gel was white, opaque, and several U square pieces of dry silica powder.

上記乾燥シリカ粉を3jの容量を持つナイロン製ポット
ミルに、粉砕ボールと共に仕込んだ。ローラー台にて上
記ポットミルを毎分120回転で30分間回転させた。
The above dried silica powder was charged into a nylon pot mill having a capacity of 3J along with a grinding ball. The pot mill was rotated at 120 revolutions per minute for 30 minutes on a roller stand.

ボットミルから抜きだした乾燥シリカ粉末のフルイ分け
を行ったところ、75ミクロンをこえ、300ミクロン
以下の粒径を持つシリカ粉末の乾燥シリカ全体に対する
割合は52%と、水中粉砕を実施した実施例1および実
施例2に比較すると収率が悪くなった。
When the dry silica powder extracted from the bot mill was sieved, the ratio of silica powder with a particle size of more than 75 microns and 300 microns or less to the total dry silica was 52%. And compared to Example 2, the yield was poor.

比較例2 水12モル(216,9)に正珪酸メチル1モル(15
19)を撹拌しながら4時間をかけて添加し、該混合液
を数時間放置してケル状の固形物を得た。このゲル状の
市形物を箱型の乾燥機に移し、乾燥した窒素ガスを流通
させながら200℃に保ち10時間撹拌を行った。
Comparative Example 2 1 mole of methyl orthosilicate (15
19) was added over 4 hours with stirring, and the mixture was left to stand for several hours to obtain a shell-like solid. This gel-like city-shaped product was transferred to a box-shaped dryer, and kept at 200° C. and stirred for 10 hours while passing dry nitrogen gas.

得られた乾燥シリカ粉末は、透明で、数u〜1工角のガ
ラス状粉体であった。
The obtained dry silica powder was a transparent glass-like powder having a size of several microns to one square inch.

上記乾燥シリカ粉末を31の容量を持つナイロン製ポッ
トミルに、粉砕ボールと共に仕込んだ。
The dried silica powder was charged into a 31 capacity nylon pot mill along with grinding balls.

ローラー台にて上記ポットミルを毎分120回転で30
分間回転させた。ポットミルから抜きだしたシリカ粉末
のフルイ分けを行ったところ、75ミクロンをこえ、3
00ミクロン以下の粒径を持つシリカ粉末の乾燥シリカ
全体に対する割合は52重重量%、水中粉砕を実施した
実施例1および実施例2に比較すると収率が悪くなった
Rotate the above pot mill at 120 revolutions per minute for 30 minutes on a roller stand.
Rotated for a minute. When the silica powder extracted from the pot mill was separated by sieving, the particle size exceeded 75 microns.
The proportion of silica powder having a particle size of 0.00 microns or less based on the total dry silica was 52% by weight, and the yield was poor compared to Examples 1 and 2 in which pulverization was carried out in water.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によると、 (1)従来、乾式で行っていた粉砕を水中で、かつ、ゲ
ルの状態で行うことによって、不純物を防止し、簡単な
操作で高純度の石英ガラス粉末を得ることができる。
According to the present invention, (1) By performing pulverization, which was conventionally done dry, in water and in a gel state, impurities can be prevented and high-purity quartz glass powder can be obtained with simple operations. .

(2)乾燥後に得られるシリカ粉末はかさ高で粉砕しや
すいため、簡単な解砕を加えるだけで粉末化することが
できるとともに、生成する粉末の粒度分布がシャープに
なるなどの利点を有しており、工業的に有用な石英ガラ
ス粉末の製造方法である。
(2) The silica powder obtained after drying is bulky and easy to crush, so it can be made into powder by simple crushing, and the resulting powder has the advantage of having a sharp particle size distribution. This is an industrially useful method for producing quartz glass powder.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図−1は、本発明の基本的製造フローを示したものであ
る。 図−2では、図−1のフローに加え、原料の混合が終了
した時点で、更に特定量の水を加え、加熱処理を行う場
合の製造フローを示したものである。 以 上
Figure 1 shows the basic manufacturing flow of the present invention. In addition to the flow shown in FIG. 1, FIG. 2 shows a manufacturing flow in which a specific amount of water is further added and heat treatment is performed after mixing of the raw materials is completed. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)珪酸エステルと前記珪酸エステル1モルに対し、
2モル以上の水との混合液をゲル化させたゲル、あるい
は前記混合液に特定量の水を加え加熱処理を行つて得た
ゲルを水中で機械的に粉砕し、濾過乾燥したのち、解砕
、フルイ分けを行い、その後、焼成することを特徴とす
る石英ガラス粉末の製造方法。
(1) For 1 mole of silicate ester and the silicate ester,
A gel obtained by gelatinizing a mixture with 2 moles or more of water, or a gel obtained by adding a specific amount of water to the mixture and heating it, is mechanically crushed in water, filtered and dried, and then dissolved. A method for producing quartz glass powder, which comprises crushing, sieving, and then firing.
JP18750690A 1990-07-16 1990-07-16 Production of quartz glass powder Pending JPH0477324A (en)

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