JPH06271320A - シリカガラスの製造方法 - Google Patents
シリカガラスの製造方法Info
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- JPH06271320A JPH06271320A JP6016893A JP6016893A JPH06271320A JP H06271320 A JPH06271320 A JP H06271320A JP 6016893 A JP6016893 A JP 6016893A JP 6016893 A JP6016893 A JP 6016893A JP H06271320 A JPH06271320 A JP H06271320A
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- porous
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
- C03B19/1438—Reactant delivery systems for delivering and depositing additional reactants as liquids or solutions, e.g. solution doping of the article or deposit
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】効率的に、かつ全体での製造コストを下げてシ
リカガラスを製造する方法を提供する。 【構成】気相合成法により作成したシリカ多孔質体に、
Ｓｉ（ＯＣＨ3）4を含浸させ、次いでシリカ多孔質体中
に含浸させられたアルコキシドを、触媒としてフッ素イ
オンを含む酸を０．５規定以上１０規定以下含有する溶
液、または触媒としてアンモニアを０．０１規定以上
０．３規定以下含有する溶液を用いて加水分解する工程
をに行い、最後に乾燥・焼結してシリカガラスを製造す
る。
リカガラスを製造する方法を提供する。 【構成】気相合成法により作成したシリカ多孔質体に、
Ｓｉ（ＯＣＨ3）4を含浸させ、次いでシリカ多孔質体中
に含浸させられたアルコキシドを、触媒としてフッ素イ
オンを含む酸を０．５規定以上１０規定以下含有する溶
液、または触媒としてアンモニアを０．０１規定以上
０．３規定以下含有する溶液を用いて加水分解する工程
をに行い、最後に乾燥・焼結してシリカガラスを製造す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相合成法により作成
したシリカ微粒子堆積体等のシリカ多孔質体を、焼結し
て透明ガラス化して、シリカガラスを得る製造法に関す
る。
したシリカ微粒子堆積体等のシリカ多孔質体を、焼結し
て透明ガラス化して、シリカガラスを得る製造法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、四塩化珪素などのクロロシランを
ガラス原料として酸水素炎中に通し、生成するガラス微
粒子をターゲット上に堆積させて、得られたガラス微粒
子多孔質体を焼結してガラス塊を得る方法においては、
通常、その焼結過程において多孔質体の寸法に大きな収
縮が起こる。そのために、出発多孔質体の各寸法がガラ
ス化した時点で約半分に減少する。
ガラス原料として酸水素炎中に通し、生成するガラス微
粒子をターゲット上に堆積させて、得られたガラス微粒
子多孔質体を焼結してガラス塊を得る方法においては、
通常、その焼結過程において多孔質体の寸法に大きな収
縮が起こる。そのために、出発多孔質体の各寸法がガラ
ス化した時点で約半分に減少する。
【０００３】ところで最近は、シリカガラスの製品には
大型のものが要求されるようになった。例えば生産性向
上のための大型ＴＦＴ液晶用板硝子、大型フォトマスク
基板、スパッタリングターゲット材、半導体基板熱処理
用大型反応管等である。これらの製品を得るためには、
原料シリカガラス塊を大型化しなければならず、そのた
めの微粒子堆積体を大きくせざるをえず、あるいはガラ
ス化後引き伸ばすなどの処理をしなければならない。と
ころが前述のように、気相法で作成したシリカ微粒子堆
積体は焼結時に大きく収縮するので、得られるガラス塊
に比べて、焼結ガラス化のための電気炉は非常に大型の
ものが要求されるという問題点があった。またガラス化
後大きく引き延ばすことは、エネルギー的に不利である
という問題もあった。
大型のものが要求されるようになった。例えば生産性向
上のための大型ＴＦＴ液晶用板硝子、大型フォトマスク
基板、スパッタリングターゲット材、半導体基板熱処理
用大型反応管等である。これらの製品を得るためには、
原料シリカガラス塊を大型化しなければならず、そのた
めの微粒子堆積体を大きくせざるをえず、あるいはガラ
ス化後引き伸ばすなどの処理をしなければならない。と
ころが前述のように、気相法で作成したシリカ微粒子堆
積体は焼結時に大きく収縮するので、得られるガラス塊
に比べて、焼結ガラス化のための電気炉は非常に大型の
ものが要求されるという問題点があった。またガラス化
後大きく引き延ばすことは、エネルギー的に不利である
という問題もあった。
【０００４】上記の問題に対する１つの解決方法とし
て、シリカ多孔質体にシリコンアルコキシドと、触媒を
含んだ加水分解に必要な量の水のアルコール溶液とを含
浸させ、多孔質体内にシリカを発生させる、いわゆる気
相軸付け法とゾルゲル法を組み合わせる方法が提案され
た（特開平２−１９６０３６号公報）。しかしこの方法
においては次に挙げるような問題がある。
て、シリカ多孔質体にシリコンアルコキシドと、触媒を
含んだ加水分解に必要な量の水のアルコール溶液とを含
浸させ、多孔質体内にシリカを発生させる、いわゆる気
相軸付け法とゾルゲル法を組み合わせる方法が提案され
た（特開平２−１９６０３６号公報）。しかしこの方法
においては次に挙げるような問題がある。
【０００５】１．１回の含浸で増加できるスートの重量
は限られており、１回に多量のシリカをシリカ多孔質体
内に発生させると、多孔質体が乾燥時や焼結時に割れて
しまう。よって多孔質体に含浸させるシリコンアルコキ
シドの濃度は、それほど高くできない。
は限られており、１回に多量のシリカをシリカ多孔質体
内に発生させると、多孔質体が乾燥時や焼結時に割れて
しまう。よって多孔質体に含浸させるシリコンアルコキ
シドの濃度は、それほど高くできない。
【０００６】２．一度加水分解しゲル化してしまった含
浸液は再使用できないために、１回の含浸操作で多量の
無駄になる含浸液がでる。このことは、焼結ガラスの生
産コストを引き上げることにつながる。
浸液は再使用できないために、１回の含浸操作で多量の
無駄になる含浸液がでる。このことは、焼結ガラスの生
産コストを引き上げることにつながる。
【０００７】３．シリコンアルコキシドと触媒を含む水
及びアルコールを混合した溶液中にシリカ多孔質体を入
れ含浸させる方法では、ゲル化した溶液中から多孔質体
を掘り出すなどのゲルと多孔質体を分離する操作が入
り、生産性を上げることが困難である。
及びアルコールを混合した溶液中にシリカ多孔質体を入
れ含浸させる方法では、ゲル化した溶液中から多孔質体
を掘り出すなどのゲルと多孔質体を分離する操作が入
り、生産性を上げることが困難である。
【０００８】以上のような問題が発生し、焼結ガラスの
コストを下げることが困難であった。
コストを下げることが困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、効率的に、
かつ全体での製造コストを下げてシリカガラスを製造す
る方法を提供することを目的とする。
かつ全体での製造コストを下げてシリカガラスを製造す
る方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の問題に鑑み鋭意研
究の結果、本発明者らは、シリカ微粒子多孔質堆積体に
シリコンアルコキシドを含む溶液を含浸させこの多孔質
体の重量を増加させる、気相法とゾルゲル法を併用する
焼結シリカガラスの製造方法において、アルコキシドの
溶液にシリカ微粒子多孔質堆積体を含浸する工程と、水
溶液によって多孔質体内のアルコキシドを加水分解する
工程を分けることにより、シリコンアルコキシドを含む
溶液や触媒を含む水溶液を無駄なく必要な分量だけ使
い、これらを複数回使用して焼結シリカガラスの生産コ
ストを下げる方法を見い出し、本発明に到達した。
究の結果、本発明者らは、シリカ微粒子多孔質堆積体に
シリコンアルコキシドを含む溶液を含浸させこの多孔質
体の重量を増加させる、気相法とゾルゲル法を併用する
焼結シリカガラスの製造方法において、アルコキシドの
溶液にシリカ微粒子多孔質堆積体を含浸する工程と、水
溶液によって多孔質体内のアルコキシドを加水分解する
工程を分けることにより、シリコンアルコキシドを含む
溶液や触媒を含む水溶液を無駄なく必要な分量だけ使
い、これらを複数回使用して焼結シリカガラスの生産コ
ストを下げる方法を見い出し、本発明に到達した。
【００１１】すなわち本発明のシリカガラスの製造方法
は、気相合成法により作成したシリカ多孔質体に、シリ
コンアルコキシドを含有する液体を含浸させ、その溶液
中のアルコキシドを加水分解した後、乾燥し焼結してシ
リカガラスを得る製造法において、シリコンアルコキシ
ドをシリカ多孔質体に含浸させる工程と、シリカ多孔質
体中に含浸させられた液中のシリコンアルコキシドを加
水分解・ゲル化する工程とを別々に行うことを特徴とす
る。本発明を以下に詳細に説明する。
は、気相合成法により作成したシリカ多孔質体に、シリ
コンアルコキシドを含有する液体を含浸させ、その溶液
中のアルコキシドを加水分解した後、乾燥し焼結してシ
リカガラスを得る製造法において、シリコンアルコキシ
ドをシリカ多孔質体に含浸させる工程と、シリカ多孔質
体中に含浸させられた液中のシリコンアルコキシドを加
水分解・ゲル化する工程とを別々に行うことを特徴とす
る。本発明を以下に詳細に説明する。
【００１２】原料となるシリカ多孔質体は、気相法で合
成されたものであれば、特に限定はなく、例えば四塩化
珪素などのクロロシランを火炎加水分解して得られるシ
リカ微粒子多孔質堆積体などがあげられる。そのシリカ
多孔質体をそのままもしくは適切な大きさ・形に切断
し、シリコンアルコキシドを含有する液体に含浸させ
る。
成されたものであれば、特に限定はなく、例えば四塩化
珪素などのクロロシランを火炎加水分解して得られるシ
リカ微粒子多孔質堆積体などがあげられる。そのシリカ
多孔質体をそのままもしくは適切な大きさ・形に切断
し、シリコンアルコキシドを含有する液体に含浸させ
る。
【００１３】シリコンアルコキシドを含有する液体と
は、例えばＳｉ（ＯＣＨ3）4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4また
はそれらの多量体を含むアルコール溶液などがあげられ
る。望ましくは、シリカ多孔質体を溶液に漬けたまま容
器内を減圧することにより、多孔質体内の小さな空間に
までこの溶液を含浸させる。適切な時間、容器内を減圧
した後、容器内を大気圧にもどしシリカ多孔質体を取り
出す。シリコンアルコキシドを含む残りの溶液中に水は
含まれず、よって時間が経過してもこの溶液がゲル化す
ることはない。従って新たなシリカ多孔質体をこの溶液
に漬け、容器内を減圧し、多孔質体内に溶液を含浸する
操作を繰り返すことができる。
は、例えばＳｉ（ＯＣＨ3）4、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4また
はそれらの多量体を含むアルコール溶液などがあげられ
る。望ましくは、シリカ多孔質体を溶液に漬けたまま容
器内を減圧することにより、多孔質体内の小さな空間に
までこの溶液を含浸させる。適切な時間、容器内を減圧
した後、容器内を大気圧にもどしシリカ多孔質体を取り
出す。シリコンアルコキシドを含む残りの溶液中に水は
含まれず、よって時間が経過してもこの溶液がゲル化す
ることはない。従って新たなシリカ多孔質体をこの溶液
に漬け、容器内を減圧し、多孔質体内に溶液を含浸する
操作を繰り返すことができる。
【００１４】次に取り出した多孔質体を水溶液中に漬
け、加水分解・ゲル化させる。水溶液に触媒は必ずしも
含まれる必要はないが、望ましくはアンモニアまたはフ
ッ素イオンを含む酸が含まれると良く、アンモニアの場
合は濃度が０．０１規定以上０．３以下が適切であり、
フッ素イオンを含む酸の場合はその濃度が０．５規定以
上１０規定以下が適切である。フッ素イオンを含む酸の
例としては、ＨＦ、Ｈ2ＳｉＦ6などがあげられる。また
加水分解・ゲル化のために水溶液に漬ける時間は２時間
から７２時間、さらに望ましくは６時間から１２時間が
適切である。
け、加水分解・ゲル化させる。水溶液に触媒は必ずしも
含まれる必要はないが、望ましくはアンモニアまたはフ
ッ素イオンを含む酸が含まれると良く、アンモニアの場
合は濃度が０．０１規定以上０．３以下が適切であり、
フッ素イオンを含む酸の場合はその濃度が０．５規定以
上１０規定以下が適切である。フッ素イオンを含む酸の
例としては、ＨＦ、Ｈ2ＳｉＦ6などがあげられる。また
加水分解・ゲル化のために水溶液に漬ける時間は２時間
から７２時間、さらに望ましくは６時間から１２時間が
適切である。
【００１５】触媒濃度が低いと、アルコキシドがゲル化
のための水溶液中に溶け出し、水溶液をゲル化させたり
白濁させたりして、水溶液の繰り返し使える回数が減少
する。逆に触媒濃度が高過ぎると、多孔質体の表面だけ
でゲル化が進み、多孔質体内でのゲル化が不均質とな
り、多孔質体の割れの原因となる。また触媒にフッ素イ
オンを含む酸を用いた場合は、フッ素イオンを含む酸濃
度が高過ぎたり、水溶液に漬けている時間が長過ぎたり
すると、シリカ多孔質体自体が多量に水溶液中に溶け出
すということが起こり、多孔質体の重量を増やすという
目的のために適切ではない。
のための水溶液中に溶け出し、水溶液をゲル化させたり
白濁させたりして、水溶液の繰り返し使える回数が減少
する。逆に触媒濃度が高過ぎると、多孔質体の表面だけ
でゲル化が進み、多孔質体内でのゲル化が不均質とな
り、多孔質体の割れの原因となる。また触媒にフッ素イ
オンを含む酸を用いた場合は、フッ素イオンを含む酸濃
度が高過ぎたり、水溶液に漬けている時間が長過ぎたり
すると、シリカ多孔質体自体が多量に水溶液中に溶け出
すということが起こり、多孔質体の重量を増やすという
目的のために適切ではない。
【００１６】加水分解・ゲル化は室温もしくは６０℃程
度までの恒温槽内で行うとよい。また各触媒を含むゲル
化水溶液の蒸発を防ぐために、密封容器内でゲル化を行
うことが望ましい。所定時間が過ぎた後にシリカ多孔質
体を取り出す。シリカ多孔質体を取り出した後のゲル化
水溶液は、再度新たな加水分解・ゲル化工程に用いるこ
とが出来る。
度までの恒温槽内で行うとよい。また各触媒を含むゲル
化水溶液の蒸発を防ぐために、密封容器内でゲル化を行
うことが望ましい。所定時間が過ぎた後にシリカ多孔質
体を取り出す。シリカ多孔質体を取り出した後のゲル化
水溶液は、再度新たな加水分解・ゲル化工程に用いるこ
とが出来る。
【００１７】ゲル化水溶液から取り出したシリカ多孔質
体は、室温にて一週間から１０日間程度乾燥を行う。多
孔質体の重量変化を観測し、重量減少がなくなった時点
で乾燥を終了する。乾燥を終了した多孔質体を新たに出
発多孔質体と見なし、これにアルコキシドを含んだ溶液
を前記の方法で含浸した後、触媒を含む水溶液で加水分
解・ゲル化することも可能である。
体は、室温にて一週間から１０日間程度乾燥を行う。多
孔質体の重量変化を観測し、重量減少がなくなった時点
で乾燥を終了する。乾燥を終了した多孔質体を新たに出
発多孔質体と見なし、これにアルコキシドを含んだ溶液
を前記の方法で含浸した後、触媒を含む水溶液で加水分
解・ゲル化することも可能である。
【００１８】焼結には種々の方法があり、特に限定はさ
れないが、例えばシリカ多孔質体をヘリウムガス雰囲気
中で１５００℃に１時間保持し透明化するという方法が
あげられる。
れないが、例えばシリカ多孔質体をヘリウムガス雰囲気
中で１５００℃に１時間保持し透明化するという方法が
あげられる。
【００１９】
【実施例】本発明を以下の実施例により詳細に説明す
る。しかし本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
る。しかし本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
【００２０】実施例１ 四塩化珪素を火炎加水分解して得られたシリカ微粒子堆
積体から、１００×６０×３０ｍｍの直方体のシリカ多
孔質体を削り出した。堆積体のＢＥＴ比表面積は１８ｍ
2／ｇ、かさ密度は０．３８ｇ／ｃｍ3、重量は６８．４
ｇであった。
積体から、１００×６０×３０ｍｍの直方体のシリカ多
孔質体を削り出した。堆積体のＢＥＴ比表面積は１８ｍ
2／ｇ、かさ密度は０．３８ｇ／ｃｍ3、重量は６８．４
ｇであった。
【００２１】そのシリカ多孔質体を内径１５０ｍｍ深さ
２００ｍｍのガラス製デシケータ内に入れた。デシケー
タ内には、あらかじめ深さ約５０ｍｍの高さまで９００
ｍｌの含浸液を入れておいた。この含浸液はＳｉ（ＯＣ
Ｈ3）4４５０ｍｌとＣＨ3ＯＨ ４５０ｍｌを混合して
調製した。シリカ多孔質体を入れた後、デシケータに蓋
をして真空ポンプでデシケータ内を減圧した。減圧初期
にはシリカ多孔質体からは激しく気泡が発生したが、や
がて気泡は発生しなくなった。気泡が発生しなくなった
後にデシケータ内を大気圧に戻し、シリカ多孔質体をデ
シケータから取り出した。多孔質体には上記の含浸液が
約１５０ｍｌ吸収された。
２００ｍｍのガラス製デシケータ内に入れた。デシケー
タ内には、あらかじめ深さ約５０ｍｍの高さまで９００
ｍｌの含浸液を入れておいた。この含浸液はＳｉ（ＯＣ
Ｈ3）4４５０ｍｌとＣＨ3ＯＨ ４５０ｍｌを混合して
調製した。シリカ多孔質体を入れた後、デシケータに蓋
をして真空ポンプでデシケータ内を減圧した。減圧初期
にはシリカ多孔質体からは激しく気泡が発生したが、や
がて気泡は発生しなくなった。気泡が発生しなくなった
後にデシケータ内を大気圧に戻し、シリカ多孔質体をデ
シケータから取り出した。多孔質体には上記の含浸液が
約１５０ｍｌ吸収された。
【００２２】次にこの多孔質体を、密閉容器内で室温で
２規定の濃度のフッ酸水溶液（この実施例の場合のゲル
化水溶液）の中に２４時間完浴させ、多孔質体内部に含
浸させたアルコキシドを加水分解し、シリカを発生させ
た。その後シリカ多孔質体をゲル化水溶液から取り出
し、１週間室温で乾燥させたが、クラックの発生はなか
った。次に、この含浸シリカ多孔質体をヘリウム雰囲気
中で１５２０℃で１時間焼結した。焼結時の温度パター
ンは、室温から１２００℃までは５ｄｅｇ／ｍｉｎで昇
温し、１２００℃から１５２０℃までは４ｄｅｇ／ｍｉ
ｎで昇温し、１５２０℃で１時間保持した。その後９０
０℃まで５ｄｅｇ／ｍｉｎで降温し、後は炉中冷却し
た。
２規定の濃度のフッ酸水溶液（この実施例の場合のゲル
化水溶液）の中に２４時間完浴させ、多孔質体内部に含
浸させたアルコキシドを加水分解し、シリカを発生させ
た。その後シリカ多孔質体をゲル化水溶液から取り出
し、１週間室温で乾燥させたが、クラックの発生はなか
った。次に、この含浸シリカ多孔質体をヘリウム雰囲気
中で１５２０℃で１時間焼結した。焼結時の温度パター
ンは、室温から１２００℃までは５ｄｅｇ／ｍｉｎで昇
温し、１２００℃から１５２０℃までは４ｄｅｇ／ｍｉ
ｎで昇温し、１５２０℃で１時間保持した。その後９０
０℃まで５ｄｅｇ／ｍｉｎで降温し、後は炉中冷却し
た。
【００２３】得られた透明シリカガラスは１０３ｇであ
った。よって５０ｗｔ％がアルコキシドの含浸により増
加したガラス量であった。線収縮率は焼結前の６４％に
なっていた。一方、同様のシリカ多孔質体を含浸処理を
せずに焼結したところ、線収縮率は焼結前の５６％にな
っていた。本発明で得られたシリカガラスは、通常の気
相法により合成したシリカガラスと比較して、その性能
において何ら異なる点はなかった。
った。よって５０ｗｔ％がアルコキシドの含浸により増
加したガラス量であった。線収縮率は焼結前の６４％に
なっていた。一方、同様のシリカ多孔質体を含浸処理を
せずに焼結したところ、線収縮率は焼結前の５６％にな
っていた。本発明で得られたシリカガラスは、通常の気
相法により合成したシリカガラスと比較して、その性能
において何ら異なる点はなかった。
【００２４】また１度使用した含浸液とゲル化水溶液を
再度上記と同じ方法で使用したが、前回と同様の結果が
得られた。よって含浸液とゲル化水溶液を複数回使用す
ることができた。更に含浸操作、ゲル化操作で溶液量が
減少した場合には、含浸液の場合はアルコキシドとアル
コールを前と同じ割合で混合した液体を、ゲル化水溶液
の場合は同じ濃度のフッ酸水溶液（今回の場合は２規
定）を適切な量追加しても同様に使用が可能であった。
再度上記と同じ方法で使用したが、前回と同様の結果が
得られた。よって含浸液とゲル化水溶液を複数回使用す
ることができた。更に含浸操作、ゲル化操作で溶液量が
減少した場合には、含浸液の場合はアルコキシドとアル
コールを前と同じ割合で混合した液体を、ゲル化水溶液
の場合は同じ濃度のフッ酸水溶液（今回の場合は２規
定）を適切な量追加しても同様に使用が可能であった。
【００２５】実施例２ 四塩化珪素を火炎加水分解して得られたシリカ微粒子堆
積体から、直径１２０ｍｍ厚さ５０ｍｍの円筒形のシリ
カ多孔質体を削り出した。堆積体のＢＥＴ比表面積は１
４ｍ2／ｇ、密度は０．３５５ｇ／ｃｍ3であり、全重量
は２００ｇであった。
積体から、直径１２０ｍｍ厚さ５０ｍｍの円筒形のシリ
カ多孔質体を削り出した。堆積体のＢＥＴ比表面積は１
４ｍ2／ｇ、密度は０．３５５ｇ／ｃｍ3であり、全重量
は２００ｇであった。
【００２６】そのシリカ多孔質体を内径１５０ｍｍ深さ
２００ｍｍのガラス製デシケイターの中に入れた。デシ
ケイターにはあらかじめ深さ７０ｍｍの高さまで１２６
０ｍｌの含浸液を入れておいた。含浸液はＳｉ（ＯＣＨ
3）4６３０ｍｌとＣＨ3ＯＨ６３０ｍｌを混合して調製
した。シリカ多孔質体を入れた後、デシケータに蓋をし
て真空ポンプでデシケータ内を減圧した。減圧初期には
シリカ多孔質体からは激しく気泡が、発生したがやがて
気泡は発生しなくなった。気泡が発生しなくなった後に
デシケータ内を大気圧に戻し、シリカ多孔質体をデシケ
ータから取り出した。多孔質体には前記の含浸液が約４
７０ｍｌ吸収された。
２００ｍｍのガラス製デシケイターの中に入れた。デシ
ケイターにはあらかじめ深さ７０ｍｍの高さまで１２６
０ｍｌの含浸液を入れておいた。含浸液はＳｉ（ＯＣＨ
3）4６３０ｍｌとＣＨ3ＯＨ６３０ｍｌを混合して調製
した。シリカ多孔質体を入れた後、デシケータに蓋をし
て真空ポンプでデシケータ内を減圧した。減圧初期には
シリカ多孔質体からは激しく気泡が、発生したがやがて
気泡は発生しなくなった。気泡が発生しなくなった後に
デシケータ内を大気圧に戻し、シリカ多孔質体をデシケ
ータから取り出した。多孔質体には前記の含浸液が約４
７０ｍｌ吸収された。
【００２７】次に、この多孔質体を０．１規定の濃度の
アンモニア水溶液（ゲル化水溶液）の中に完浴させ、３
５℃の恒温槽中に１６時間保ち、シリカ多孔質体内のア
ルコキシドを加水分解しシリカを発生させた。その後シ
リカ多孔質体をゲル化水溶液から取り出し、１０日間室
温で乾燥したが、クラックの発生はなかった。
アンモニア水溶液（ゲル化水溶液）の中に完浴させ、３
５℃の恒温槽中に１６時間保ち、シリカ多孔質体内のア
ルコキシドを加水分解しシリカを発生させた。その後シ
リカ多孔質体をゲル化水溶液から取り出し、１０日間室
温で乾燥したが、クラックの発生はなかった。
【００２８】次に、この含浸シリカ多孔質体をヘリウム
雰囲気中で１５２０℃で１時間焼結した。焼結時の温度
パターンは、室温から１２００℃までは５ｄｅｇ／ｍｉ
ｎで昇温し、１２００℃から１５２０℃までは４ｄｅｇ
／ｍｉｎで昇温し、１５２０℃で１時間保持した。その
後９００℃まで５ｄｅｇ／ｍｉｎで降温し、後は炉中冷
却した。
雰囲気中で１５２０℃で１時間焼結した。焼結時の温度
パターンは、室温から１２００℃までは５ｄｅｇ／ｍｉ
ｎで昇温し、１２００℃から１５２０℃までは４ｄｅｇ
／ｍｉｎで昇温し、１５２０℃で１時間保持した。その
後９００℃まで５ｄｅｇ／ｍｉｎで降温し、後は炉中冷
却した。
【００２９】得られた透明シリカガラスは２９３ｇであ
った。よって４６ｗｔ％が、アルコキシドの含浸により
増加したガラス量であった。線収縮率は焼結前の６２％
になっていた。一方、同様のシリカ多孔質体を含浸処理
をせずに焼結したところ、線収縮率は焼結前の５４％に
なっていた。本発明法で得られたシリカガラスは、通常
の気相法により合成したシリカガラスと比較して、その
性能において何ら異なる点はなかった。
った。よって４６ｗｔ％が、アルコキシドの含浸により
増加したガラス量であった。線収縮率は焼結前の６２％
になっていた。一方、同様のシリカ多孔質体を含浸処理
をせずに焼結したところ、線収縮率は焼結前の５４％に
なっていた。本発明法で得られたシリカガラスは、通常
の気相法により合成したシリカガラスと比較して、その
性能において何ら異なる点はなかった。
【００３０】また１度使用した含浸液とゲル化水溶液を
再度上記と同じ方法で使用したが、前回と同様の結果が
得られた。よって含浸液とゲル化水溶液を複数回使用す
ることができた。更に含浸操作、ゲル化操作で溶液量が
減少した場合には、含浸液の場合はアルコキシドとアル
コールを前と同じ割合で混合した液体を、ゲル化水溶液
の場合は同じ濃度のアンモニア水溶液（今回の場合は
０．１規定）を適切な量追加しても同様に使用が可能で
あった。
再度上記と同じ方法で使用したが、前回と同様の結果が
得られた。よって含浸液とゲル化水溶液を複数回使用す
ることができた。更に含浸操作、ゲル化操作で溶液量が
減少した場合には、含浸液の場合はアルコキシドとアル
コールを前と同じ割合で混合した液体を、ゲル化水溶液
の場合は同じ濃度のアンモニア水溶液（今回の場合は
０．１規定）を適切な量追加しても同様に使用が可能で
あった。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は気相合成
されたシリカ多孔質体内に、シリコンアルコキシドを含
浸させガラス化させるという方法で、シリカガラスを効
率的に製造できる。またその時、シリコンアルコキシド
を含有する含浸液と、シリコンアルコキシドを加水分解
するための触媒を含んだゲル化水溶液とを、順次別々に
使用することにより、両方の液を繰り返し使用可能と
し、全体での製造コストを下げてシリカガラスを製造で
きる。
されたシリカ多孔質体内に、シリコンアルコキシドを含
浸させガラス化させるという方法で、シリカガラスを効
率的に製造できる。またその時、シリコンアルコキシド
を含有する含浸液と、シリコンアルコキシドを加水分解
するための触媒を含んだゲル化水溶液とを、順次別々に
使用することにより、両方の液を繰り返し使用可能と
し、全体での製造コストを下げてシリカガラスを製造で
きる。
Claims (3)
- 【請求項１】気相合成法により作成したシリカ多孔質体
に、シリコンアルコキシドを含有する液体を含浸させ、
その溶液中のアルコキシドを加水分解した後、乾燥し焼
結してシリカガラスを得る製造法において、シリコンア
ルコキシドをシリカ多孔質体に含浸させる工程と、シリ
カ多孔質体中に含浸させられた液中のシリコンアルコキ
シドを加水分解・ゲル化する工程とを別々に行うことを
特徴とするシリカガラスの製造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の製造方法において、触媒
としてフッ素イオンを含む酸を０．５規定以上１０規定
以下含有する溶液を加水分解する工程に用いることを特
徴とする製造方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の製造方法において、触媒
としてアンモニアを０．０１規定以上０．３規定以下含
有する溶液を加水分解する工程に用いることを特徴とす
る製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6016893A JPH06271320A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | シリカガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6016893A JPH06271320A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | シリカガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271320A true JPH06271320A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13134371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6016893A Pending JPH06271320A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | シリカガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271320A (ja) |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP6016893A patent/JPH06271320A/ja active Pending
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