JPH0558651A - Production of silica glass - Google Patents

Production of silica glass

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JPH0558651A
JPH0558651A JP22197391A JP22197391A JPH0558651A JP H0558651 A JPH0558651 A JP H0558651A JP 22197391 A JP22197391 A JP 22197391A JP 22197391 A JP22197391 A JP 22197391A JP H0558651 A JPH0558651 A JP H0558651A
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silica glass
glass
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康一 武井
Fusaji Hayashi
房司 林
Yoichi Machii
洋一 町井
Toshikatsu Shimazaki
俊勝 嶋崎
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B19/106Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction
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Abstract

PURPOSE:To improve optical properties without any holes by hydrolyzing a silicon alkoxide, gelatinizing the resultant silica sol, drying the gel, burning the dried gel and then sintering the resultant glass body or precursor on a specific bottom board or in a crucible. CONSTITUTION:An organic polymer or an organic substance having a higher boiling point than that of water and a lower surface tension than that of water or both are mixed with an organic solvent and a silicon alkoxide and a catalyst are added to hydrolyze the above-mentioned mixture. The resultant silica sol is then kept at <=70 deg.C for several hr, gelatinized and then dried at a temperature above ambient temperature for several days to several weeks to afford a dried gel, which is subsequently heated at 1000-1400 deg.C to afford a glass body or a glass precursor. The resultant glass body or precursor is then placed on a bottom board or a crucible composed of high-purity carbon with <=50ppm metallic content and sintered at 1720-2200 deg.C for 5min to 2hr.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、理工学用等に使用されるシリカガラスを製
造する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to optical, semiconductor industry,
The present invention relates to a method for producing silica glass used for electronic industries, science and engineering, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリカガラスは耐熱性、耐蝕性及び光学
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、TFT基板などに使用され、その用途
はますます拡大している。従来のシリカガラスの製造法
には、天然石英を電気炉又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要するた
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なうえ、更に高純度のものが得
られにくい等、経済的、品質的にいくつかの問題点をも
っている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Silica glass is an important material indispensable for semiconductor manufacturing because it is excellent in heat resistance, corrosion resistance and optical properties, and further, it is a photomask substrate for manufacturing optical fibers, IC substrates, and TFT substrates. It is used for various purposes, and its usage is expanding more and more. Conventional methods for producing silica glass include a method of melting natural quartz by an electric furnace or an oxyhydrogen flame, or a method of oxidizing silicon tetrachloride at a high temperature in an oxyhydrogen flame or a plasma flame to dissolve it. Also requires a high temperature of 2000 ° C. or higher in the manufacturing process, consumes a large amount of energy, and requires a material that can withstand such a high temperature during manufacturing, and it is difficult to obtain a higher purity product. There are some problems in terms of quality.

【0003】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。四塩化ケイ素の気相分解によ
って製造されたSiO2 微粒子を水、有機溶媒もしくは
水−有機溶媒混合液に分散させることにより、あるいは
シリコンアルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分
解・重合することにより、シリカゾルとする。この時、
シリコンアルコキシドと水が均一な系となるよう、有機
溶媒としては通常、適当なアルコールが用いられる。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、ゲルから有機溶媒、水分を蒸発
させたのち、これを乾燥することにより乾燥ゲルとす
る。この乾燥ゲルを通常、ヘリウム等の適当な雰囲気
中、1000〜1400℃で加熱することによりシリカ
ガラスを得る。
On the other hand, in recent years, a method called a sol-gel method for synthesizing silica glass at a low temperature has attracted attention.
The outline is briefly described. By dispersing the SiO 2 fine particles produced by vapor phase decomposition of silicon tetrachloride in water, an organic solvent or a water-organic solvent mixture, or by hydrolyzing and polymerizing a silicon alkoxide in an organic solvent together with a catalyst, Use silica sol. At this time,
Appropriate alcohol is usually used as the organic solvent so that the silicon alkoxide and the water become a uniform system. This silica sol is gelated by standing, heating, addition of a gelling agent, and the like. Then, the organic solvent and water are evaporated from the gel, and the gel is dried to obtain a dry gel. The dried gel is usually heated at 1000 to 1400 ° C. in a suitable atmosphere such as helium to obtain silica glass.

【0004】しかし、上記のゾル−ゲル法によるシリカ
ガラスの製造法は、次のような問題がある。すなわち、
SiO2 微粒子を水、有機溶媒等に分散させる方法で
は、SiO2微粒子を均一に分散させることが困難で、
シリカゾル中に大きなSiO2凝集体が残りやすく、こ
れらSiO2凝集体は焼成したときガラス中の欠陥(空
孔)の原因となり、品質を低下させる。また、シリコン
アルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分解・重合
し、シリカゾルとする方法では、その後の乾燥過程でゲ
ルにクラックや割れが発生しやく、またそれを焼成して
得られるガラスに微細な空孔が生じやすい。そこで、本
発明者らは、これらの問題を解決するため、ポリエチレ
ングリコール等の有機質ポリマーの存在下に、シリコン
アルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分解・重合
し、シリカゾルとし、ゲル化し、乾燥し、1000〜1
400℃で焼成する方法(特開平1−140766号公
報、特開平1−141483号公報等)や、水よりも沸
点が高い有機物の存在下に、シリコンアルコキシドを有
機溶媒中、触媒と共に加水分解・重合し、シリカゾルと
し、ゲル化し、乾燥し、1000〜1400℃で焼成す
る方法(特開平2−25435号公報、特開平2−25
438号公報等)を提案した。また、省エネルギーには
逆行するが別の方法として、ゾル−ゲル法で得られたガ
ラス体又はガラス前駆体を1500〜2200℃に加熱
・一定時間保持してシリカガラスとする方法(特開昭6
2−105936号公報)も提案されている。
However, the above-mentioned method for producing silica glass by the sol-gel method has the following problems. That is,
With the method of dispersing the SiO 2 fine particles in water, an organic solvent, etc., it is difficult to uniformly disperse the SiO 2 fine particles,
Large SiO 2 agglomerates are likely to remain in the silica sol, and these SiO 2 agglomerates cause defects (holes) in the glass when fired and deteriorate the quality. Further, in the method of hydrolyzing / polymerizing a silicon alkoxide with an catalyst in an organic solvent to form a silica sol, cracks and cracks are easily generated in the gel in the subsequent drying process, and fine glass is obtained by firing it. Vacancies are likely to occur. Therefore, in order to solve these problems, the present inventors hydrolyzed and polymerized silicon alkoxide with an organic solvent in an organic solvent in the presence of an organic polymer such as polyethylene glycol to form a silica sol, which was gelated and dried. , 1000-1
A method of firing at 400 ° C. (JP-A-1-140766, JP-A-1-141483, etc.) or hydrolysis of a silicon alkoxide in an organic solvent together with a catalyst in the presence of an organic substance having a boiling point higher than that of water Polymerization to obtain silica sol, gelation, drying, and firing at 1000 to 1400 ° C (JP-A-2-25435, JP-A-2-25).
No. 438, etc.) has been proposed. Further, as a method which is contrary to energy saving, as another method, a glass body or a glass precursor obtained by the sol-gel method is heated to 1500 to 2200 ° C. and kept for a certain period of time to obtain silica glass (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 6-58242).
No. 2-105936) is also proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、有機質ポリマ
ーや水よりも沸点が高い有機物の存在下に、シリコンア
ルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分解・重合
し、シリカゾルとし、ゲル化し、乾燥し、1000〜1
400℃で焼成する方法によっても、欠陥(空孔)が全
く存在しないシリカガラスを得ることは困難である。本
発明は、より欠陥(空孔)が少なく、光学的性質に優
れ、しかも大形のシリカガラスを安価に製造する方法を
提供することを目的とする。
However, in the presence of an organic polymer or an organic substance having a higher boiling point than water, a silicon alkoxide is hydrolyzed and polymerized with a catalyst in an organic solvent to give a silica sol, which is gelled and dried, 1000-1
Even by the method of firing at 400 ° C., it is difficult to obtain silica glass having no defects (voids). It is an object of the present invention to provide a method for producing large-sized silica glass at a low cost, which has fewer defects (pores), excellent optical properties, and moreover.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、有機質ポリマー及び/又は水よりも
沸点が高く、かつ水よりも表面張力の低い有機物の存在
下又は非存在下に、シリコンアルコキシドを有機溶媒
中、触媒と共に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たのち、これを焼成炉
中、1720℃未満又は、1720℃以上の温度で焼成
するシリカガラスの製造法を検討していたところ、17
20℃以上の温度で焼成した場合、得られたシリカガラ
スは空孔が非常に少なくなるものの、光学的性質、特に
300nm以下の波長における光透過率が、従来のシリ
カガラスよりも劣ることを観察した。そこで、本発明者
らはこの原因を鋭意検討した結果、敷板及びルツボに用
いた材料のカーボンの純度、特にカーボン中のアルカリ
及びアルカリ土類金属の含有量が上記の光透過率に大き
く影響しており、敷板及びルツボとして金属含有量50
ppm以下の高純度のカーボンから成るものを用いて焼
成すれば、300nm以下の波長においても従来のシリ
カガラスと同程度に光透過率が高く、しかも空孔がなく
て、大形のシリカガラスを得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted in the presence or absence of an organic polymer and / or an organic substance having a boiling point higher than that of water and a surface tension lower than that of water. In addition, silicon alkoxide is hydrolyzed with a catalyst in an organic solvent to give a silica sol, which is gelled and dried to give a dried gel, which is then calcined in a calcining furnace at a temperature lower than 1720 ° C or higher than 1720 ° C. When we were examining a method for producing silica glass,
When fired at a temperature of 20 ° C. or higher, the obtained silica glass has very few pores, but it is observed that the optical properties, especially the light transmittance at a wavelength of 300 nm or less, are inferior to those of conventional silica glass. did. Therefore, as a result of diligent examination of the cause by the present inventors, the purity of carbon in the material used for the floorboard and the crucible, particularly the content of alkali and alkaline earth metals in the carbon has a great influence on the above light transmittance. Has a metal content of 50 as a floorboard and crucible
If it is fired by using carbon of high purity of less than ppm, the light transmittance is as high as that of the conventional silica glass even at a wavelength of 300 nm or less, and there is no hole, so that a large silica glass can be obtained. They have found that they can be obtained and have completed the present invention.

【0007】すなわち、本発明は下記の(1)及び
(2)に関するものである。 (1)シリコンアルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に
加水分解してシリカゾルとし、つづいてゲル化し、乾燥
して乾燥ゲルとし、これを1000〜1400℃で加熱
してガラス体又はガラス前駆体としたのち、これを金属
含有量50ppm以下の高純度カーボンからなる敷板に
載せ、又はこれを金属含有量50ppm以下の高純度カ
ーボンからなるルツボに入れ、焼成炉中、1720℃以
上の温度で焼成することを特徴とするシリカガラスの製
造法。 (2)有機質ポリマー及び/又は水よりも沸点が高く、
かつ水よりも表面張力の低い有機物の存在下に、シリコ
ンアルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分解して
シリカゾルとし、つづいてゲル化し、乾燥して乾燥ゲル
とし、これを1000〜1400℃で加熱してガラス体
又はガラス前駆体としたのち、これを金属含有量50p
pm以下の高純度カーボンからなる敷板に載せ、又はこ
れを金属含有量50ppm以下の高純度カーボンからな
るルツボに入れ、焼成炉中、1720℃以上の温度で焼
成することを特徴とするシリカガラスの製造法。
That is, the present invention relates to the following (1) and (2). (1) Silicon alkoxide is hydrolyzed in an organic solvent together with a catalyst into a silica sol, which is then gelled and dried into a dry gel, which is heated at 1000 to 1400 ° C. to form a glass body or a glass precursor. , Placing it on a floor plate made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less, or placing it in a crucible made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less, and firing at a temperature of 1720 ° C. or higher in a firing furnace. Characteristic silica glass manufacturing method. (2) The boiling point is higher than that of the organic polymer and / or water,
And, in the presence of an organic substance having a lower surface tension than water, silicon alkoxide is hydrolyzed with a catalyst in an organic solvent to give a silica sol, which is then gelled and dried to give a dry gel, which is heated at 1000 to 1400 ° C. To obtain a glass body or a glass precursor, and then use this for a metal content of 50 p
A silica glass characterized by being placed on a floor plate made of high-purity carbon of pm or less, or put in a crucible made of high-purity carbon of 50 ppm or less in metal content, and fired at a temperature of 1720 ° C. or higher in a firing furnace. Manufacturing method.

【0008】本発明におけるシリコンアルコキシドは部
分的に縮重合させたものを用いてもよい。シリコンアル
コキシドのアルキル基としては、加水分解のし易さやゲ
ル化時間の点から、メチル基、エチル基、プロピル基、
ブチル基等が挙げられる。
The silicon alkoxide in the present invention may be partially polycondensed. As the alkyl group of silicon alkoxide, from the viewpoint of ease of hydrolysis and gelation time, a methyl group, an ethyl group, a propyl group,
Examples thereof include a butyl group.

【0009】本発明の有機溶媒としてはメチルアルコー
ル、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−
プロピルアルコール、n−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、
メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエス
テル類、これらの混合溶媒等が挙げられが、好ましく
は、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコー
ル、さらに好ましくはメチルアルコールである。
As the organic solvent of the present invention, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-
Alcohols such as propyl alcohol and n-butyl alcohol, ethers such as dimethyl ether, acetone,
Examples thereof include ketones such as methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate, mixed solvents thereof, etc., preferably alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, and more preferably methyl alcohol.

【0010】触媒としてはアンモニア、コリン、水酸化
トリメチルアンモニウム、水酸化トリエチルアンモニウ
ム、水酸化トリプロピルアンモニウム、水酸化トリブチ
ルアンモニウム、その他各種アミン類等の塩基性触媒、
塩酸、硝酸等の酸触媒が挙げられ、これらは水と共に用
いる。
As the catalyst, basic catalysts such as ammonia, choline, trimethylammonium hydroxide, triethylammonium hydroxide, tripropylammonium hydroxide, tributylammonium hydroxide and various amines,
Acid catalysts such as hydrochloric acid and nitric acid are mentioned, and these are used together with water.

【0011】有機質ポリマーとしては、ポリエチレング
リコール、ポリメチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレン
グリコール、ポリエチレングリコールメチルエーテル、
ポリエチレングリコールエチルエーテル、ポリエチレン
グリコールプロピルエーテル、ポリエチレングリコール
ブチルエーテル等のポリアルキレングリコールエーテ
ル、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
ブチルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、
ポリ酢酸ビニル等がある。水よりも沸点が高く、かつ水
よりも表面張力の低い有機物としては、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テト
ラヒドロフルフリルアルコール、1−メチル−2−ピロ
リドン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチ
レングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコー
ルモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテル等がある。
As the organic polymer, polyethylene glycol, polymethylene glycol, polypropylene glycol, polyalkylene glycol such as polybutylene glycol, polyethylene glycol methyl ether,
Polyalkylene glycol ether such as polyethylene glycol ethyl ether, polyethylene glycol propyl ether and polyethylene glycol butyl ether, hydroxyalkyl cellulose such as hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and hydroxybutyl cellulose,
There are polyvinyl acetate and the like. Organic substances having a boiling point higher than that of water and a surface tension lower than that of water include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, tetrahydrofurfuryl alcohol, 1-methyl-2-pyrrolidone and ethylene glycol monomethyl ether. , Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, and the like.

【0012】得られたシリカゾルを適当な容器に移し、
室温〜70℃に数時間保ってゲル化し、次いで室温より
高い温度で数日〜数週間加熱・乾燥して多孔質シリカゲ
ルとする。
Transfer the obtained silica sol to a suitable container,
The mixture is kept at room temperature to 70 ° C for several hours for gelation, and then heated and dried at a temperature higher than room temperature for several days to several weeks to obtain porous silica gel.

【0013】敷板又はルツボに用いる高純度カーボンは
金属、すなわちLi、Na、K等のアルカリ金属、C
a、Mg、Ba等のアルカリ土類金属、Fe、Ni、C
o等の遷移金属、B、Al、Cu等のその他金属の総含
有量が50ppm以下の高純度カーボンとする。金属含
有量が50ppmを越える純度の低いカーボンを用いた
場合は、300nm以下の波長における光透過率が期待
するように高いものは得られにくい。金属含有量50p
pm以下の高純度のカーボンは、金属含有量が50pp
mを越える純度の低いカーボンのブロックを、四塩化炭
素、フロン等のハロゲン化合物を含むガス中、高温処理
してつくることができる。また、高純度のカーボンは市
販品(例えば、日立化成(株)製、等方性カーボン)も
入手できる。敷板又はルツボのほかに、炉内雰囲気の接
する部分の焼成炉の炉材も金属含有量が50ppm以下
のカーボンを用いることが望ましい。
The high-purity carbon used for the floor plate or crucible is a metal, that is, an alkali metal such as Li, Na or K, or C.
Alkaline earth metals such as a, Mg, Ba, Fe, Ni, C
High-purity carbon having a total content of transition metals such as o and other metals such as B, Al, and Cu of 50 ppm or less. When low-purity carbon having a metal content of more than 50 ppm is used, it is difficult to obtain a high light transmittance at a wavelength of 300 nm or less as expected. Metal content 50p
High-purity carbon of pm or less has a metal content of 50 pp
It is possible to produce a block of carbon having a low purity exceeding m by high temperature treatment in a gas containing a halogen compound such as carbon tetrachloride and freon. In addition, commercially available high-purity carbon (for example, isotropic carbon manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) can be obtained. In addition to the floor plate or crucible, it is desirable to use carbon having a metal content of 50 ppm or less for the furnace material of the firing furnace at the portion in contact with the atmosphere in the furnace.

【0014】1720℃以上の温度で焼成するとは、1
720〜2200℃、更に好ましくは1730〜200
0℃で一定時間、例えば5分〜2時間保持することをい
う。1720℃未満の温度ではシリカガラスの空孔をよ
り少なくすることは難しく、また2200℃を越える温
度はエネルギーの浪費である。
Calcination at a temperature of 1720 ° C. or higher means 1
720 to 2200 ° C., more preferably 1730 to 200
It means holding at 0 ° C. for a certain period of time, for example, 5 minutes to 2 hours. At temperatures below 1720 ° C, it is difficult to reduce the number of pores in the silica glass, and at temperatures above 2200 ° C, energy is wasted.

【0015】敷板が金属含有量50ppm以下の高純度
カーボンから成り、またルツボが金属含有量50ppm
以下の高純度カーボンから成る焼成炉中で焼成すると、
光透過率が高く、高エネルギー光照射時の蛍光の発生の
少ないシリカガラスが得られる理由は、金属含有量が5
0ppmを越える純度の低いカーボンを使用すると、1
720〜2200℃の高温下で敷板や炉材から不純物、
特に高温での蒸気圧の大きなNa2O、K2O、MgO、
CaO等が焼成炉内に放出され、これがシリカガラスを
汚染し、300nm以下の波長における光透過率を落と
すと考えられるからで、高純度のカーボンを用いること
により、このような汚染が防止できる。
The floor plate is made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less, and the crucible has a metal content of 50 ppm.
When firing in a firing furnace consisting of the following high-purity carbon,
The reason why a silica glass having a high light transmittance and a small amount of fluorescence generated when irradiated with high energy light is obtained is that the metal content is 5
If low purity carbon exceeding 0 ppm is used, 1
Impurities from floor boards and furnace materials at high temperatures of 720 to 2200 ° C,
In particular, Na 2 O, K 2 O, MgO, which has a large vapor pressure at high temperatures,
It is considered that CaO or the like is released into the firing furnace, which contaminates the silica glass and reduces the light transmittance at a wavelength of 300 nm or less. Therefore, by using high-purity carbon, such contamination can be prevented.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

実施例1 50重量%のポリ酢酸ビニル/メチルアルコール溶液6
45gとメチルアルコール3500gを混合し、これに
シリコンテトラメトキシド(Si(OCH34)の部分
重縮合物4300gを加え、混合した。この混合溶液に
15mMのコリン水溶液1676gを滴下し、充分混合
してシリカゾルを得た。得られたゾルのうち、2500
gをポリフッ化エチレンでコーティングした360mm
角のステンレス製の容器に入れ、ポリ塩化ビニル製フィ
ルムで蓋をし、30℃でゲル化させたのち、60℃で6
日間、つづいて120℃で1日乾燥し、乾燥ゲルを得
た。この乾燥ゲルを空気流通下に、700℃まで昇温
し、次いでヘリウム雰囲気中、1300℃まで昇温して
シリカガラス又はシリカガラス前駆体を得た。これを金
属含有量が20ppmの高純度カーボン(日立化成工業
(株)製、等方性カーボン、PD−610S)の板の上
に載せ、これを同じく高純度カーボン(日立化成工業
(株)製、等方性カーボン、PD−610S)でつくら
れたルツボに入れて、1740℃で30分加熱処理し、
シリカガラスを得た。得られたシリカガラスを研磨し、
試験片1とした。
Example 1 50 wt% polyvinyl acetate / methyl alcohol solution 6
45 g and 3500 g of methyl alcohol were mixed, to which 4300 g of a partial polycondensate of silicon tetramethoxide (Si (OCH 3 ) 4 ) was added and mixed. To this mixed solution, 1676 g of a 15 mM choline aqueous solution was added dropwise and sufficiently mixed to obtain a silica sol. 2500 of the obtained sols
360 mm coated with g of polyfluoroethylene
Place in a square stainless steel container, cover with a polyvinyl chloride film, gel at 30 ° C, and then 6 at 60 ° C.
It was dried for 1 day at 120 ° C. for 1 day to obtain a dry gel. The dried gel was heated to 700 ° C. in an air stream and then heated to 1300 ° C. in a helium atmosphere to obtain silica glass or a silica glass precursor. This was placed on a plate of high-purity carbon (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., isotropic carbon, PD-610S) having a metal content of 20 ppm, which was also made of high-purity carbon (made by Hitachi Chemical Co., Ltd.). , Isotropic carbon, PD-610S) in a crucible, and heat-treated at 1740 ° C. for 30 minutes,
A silica glass was obtained. Polishing the obtained silica glass,
The test piece 1 was used.

【0017】比較例1 実施例1と同様のプログラムによって得られたシリカガ
ラス又はシリカガラス前駆体を、金属含有量が320p
pmのカーボンの板の上に載せ、これを同じ純度のカー
ボンでつくられたルツボに入れて、1740℃で30分
加熱処理し、シリカガラスを得た。得られたシリカガラ
スを研磨し、試験片2とした。
Comparative Example 1 Silica glass or a silica glass precursor obtained by the same program as in Example 1 was used to obtain a metal content of 320 p.
It was placed on a pm carbon plate, put in a crucible made of carbon of the same purity, and heat-treated at 1740 ° C. for 30 minutes to obtain silica glass. The obtained silica glass was polished to obtain a test piece 2.

【0018】実施例2 50重量%のポリ酢酸ビニル/メチルアルコール溶液2
15g、N,N−ジメチルホルムアミド1000g及び
メチルアルコール2450gを混合し、これにシリコン
テトラメトキシド(Si(OCH34)の部分重縮合物
4300gを加え、混合した。この混合溶液に15mM
のコリン水溶液1676gを滴下し、充分混合してシリ
カゾルを得た。得られたゾルのうち、2500gをポリ
フッ化エチレンでコーティングした360mm角のステ
ンレス製の容器に入れ、ポリ塩化ビニル製フィルムで蓋
をし、30℃でゲル化させたのち、60℃で6日間、つ
づいて120℃で1日乾燥し、乾燥ゲルを得た。この乾
燥ゲルを空気流通下に、700℃まで昇温し、次いでヘ
リウム雰囲気中、1300℃まで昇温してシリカガラス
又はシリカガラス前駆体を得た。これを金属含有量が2
0ppmの高純度カーボン(日立化成工業(株)製、等
方性カーボン、PD−610S)の板の上に載せ、これ
を同じく高純度カーボン(日立化成工業(株)製、等方
性カーボン、PD−610S)でつくられたルツボに入
れて、1740℃で30分加熱処理し、シリカガラスを
得た。得られたシリカガラスを研磨し、試験片3とし
た。
Example 2 50% by weight of polyvinyl acetate / methyl alcohol solution 2
15 g, 1000 g of N, N-dimethylformamide and 2450 g of methyl alcohol were mixed, to which 4300 g of a partial polycondensate of silicon tetramethoxide (Si (OCH 3 ) 4 ) was added and mixed. 15 mM in this mixed solution
1676 g of the aqueous choline solution was added dropwise and sufficiently mixed to obtain silica sol. Out of the obtained sol, 2500 g was put in a 360 mm square stainless steel container coated with polyfluoroethylene, covered with a polyvinyl chloride film, and gelated at 30 ° C., then at 60 ° C. for 6 days, Subsequently, it was dried at 120 ° C. for 1 day to obtain a dry gel. The dried gel was heated to 700 ° C. in an air stream and then heated to 1300 ° C. in a helium atmosphere to obtain silica glass or a silica glass precursor. It has a metal content of 2
It was placed on a plate of 0 ppm high-purity carbon (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., isotropic carbon, PD-610S), and this was also put on high-purity carbon (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., isotropic carbon, It was put in a crucible made of PD-610S) and heat-treated at 1740 ° C. for 30 minutes to obtain silica glass. The obtained silica glass was polished to obtain a test piece 3.

【0019】比較例2 実施例2と同様のプログラムによって得られたシリカガ
ラス又はシリカガラス前駆体を、金属含有量が320p
pmのカーボンの板の上に載せ、これを同じ純度のカー
ボンでつくられたルツボに入れて、1740℃で30分
加熱処理し、シリカガラスを得た。得られたシリカガラ
スを研磨し、試験片4とした。
Comparative Example 2 Silica glass or a silica glass precursor obtained by the same program as in Example 2 was used, and the metal content was 320 p.
It was placed on a pm carbon plate, put in a crucible made of carbon of the same purity, and heat-treated at 1740 ° C. for 30 minutes to obtain silica glass. The obtained silica glass was polished to obtain a test piece 4.

【0020】シリカガラスの光透過率の分析例 実施例1及び2で得られたシリカガラス試験片1及び3
の波長200〜500nmにおける光透過率を、比較例
1及び2で得られたシリカガラス試験片2及び4、並び
に従来のシリカガラスの試験片5と比較した。ガラスの
試験片の厚みは2.35mmで、分光光度計(日立製、
U−3400型)を用いて測定した。図1に、これら試
験片の光透過率のパターンを示した。図1の結果から、
比較例のシリカガラス試験片2及び4は波長300nm
以下で光透過率が急激に下がりはじめるが、シリカガラ
ス試験片1及び3は波長300nm以下においても、従
来のシリカガラスと同様の高い光透過率を維持している
ことがわかる。
Example of analysis of light transmittance of silica glass Silica glass test pieces 1 and 3 obtained in Examples 1 and 2
The light transmittance at a wavelength of 200 to 500 nm was compared with the silica glass test pieces 2 and 4 obtained in Comparative Examples 1 and 2 and the conventional silica glass test piece 5. The thickness of the glass test piece is 2.35 mm, and the spectrophotometer (Hitachi,
U-3400 type). FIG. 1 shows the light transmittance patterns of these test pieces. From the results in Figure 1,
The silica glass test pieces 2 and 4 of the comparative example have a wavelength of 300 nm.
Although the light transmittance starts to drop sharply below, it can be seen that the silica glass test pieces 1 and 3 maintain the same high light transmittance as that of the conventional silica glass even at a wavelength of 300 nm or less.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明により、光学的性質に優れ、空孔
がなく、しかも大形のシリカガラスを安価に製造する方
法を提供できた。
Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide a method for inexpensively producing a large-sized silica glass having excellent optical properties, no voids.

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

【図1】本発明によるシリカガラス、比較例のシリカガ
ラス及び従来のシリカガラスの光透過率を示すスペクト
ルである。
FIG. 1 is a spectrum showing the light transmittance of silica glass according to the present invention, silica glass of a comparative example, and conventional silica glass.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:本発明のシリカガラス試験片1 2:比較例1のシリカガラス試験片2 3:本発明のシリカガラス試験片3 4:比較例2のシリカガラス試験片4 5:従来のシリカガラス 1: Silica glass test piece 1 of the present invention 1: Silica glass test piece 2 of Comparative Example 1 3: Silica glass test piece 3 of the present invention 4: Silica glass test piece 4 of Comparative Example 2 5: Conventional silica glass

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋崎 俊勝 茨城県つくば市和台48番 日立化成工業株 式会社筑波開発研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshikatsu Shimazaki 48, Wadai, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Hitachi Chemical Co., Ltd. Tsukuba Development Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコンアルコキシドを有機溶媒中、触媒
と共に加水分解してシリカゾルとし、つづいてゲル化
し、乾燥して乾燥ゲルとし、これを1000〜1400
℃で加熱してガラス体又はガラス前駆体としたのち、こ
れを金属含有量50ppm以下の高純度カーボンからな
る敷板に載せ、又はこれを金属含有量50ppm以下の
高純度カーボンからなるルツボに入れ、焼成炉中、17
20℃以上の温度で焼成することを特徴とするシリカガ
ラスの製造法。
1. A silicon alkoxide is hydrolyzed with a catalyst in an organic solvent to give a silica sol, which is then gelled and dried to give a dry gel, which is 1000 to 1400.
After heating to a glass body or a glass precursor by heating at 0 ° C, this is placed on a floor plate made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less, or put in a crucible made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less, 17 in the firing furnace
A method for producing silica glass, which comprises firing at a temperature of 20 ° C. or higher.
【請求項2】有機質ポリマー及び/又は水よりも沸点が
高く、かつ水よりも表面張力の低い有機物の存在下に、
シリコンアルコキシドを有機溶媒中、触媒と共に加水分
解してシリカゾルとし、つづいてゲル化し、乾燥して乾
燥ゲルとし、これを1000〜1400℃で加熱してガ
ラス体又はガラス前駆体としたのち、これを金属含有量
50ppm以下の高純度カーボンからなる敷板に載せ、
又はこれを金属含有量50ppm以下の高純度カーボン
からなるルツボに入れ、焼成炉中、1720℃以上の温
度で焼成することを特徴とするシリカガラスの製造法。
2. In the presence of an organic polymer and / or an organic substance having a boiling point higher than that of water and a surface tension lower than that of water,
Silicon alkoxide is hydrolyzed in an organic solvent together with a catalyst to give a silica sol, which is then gelled and dried to give a dry gel, which is heated at 1000 to 1400 ° C. to obtain a glass body or a glass precursor, which is then prepared. Place it on a floor plate made of high-purity carbon with a metal content of 50 ppm or less,
Alternatively, a method for producing silica glass is characterized in that the silica glass is put in a crucible made of high-purity carbon having a metal content of 50 ppm or less and fired at a temperature of 1720 ° C. or higher in a firing furnace.
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