JPH0637310B2 - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents
石英ガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPH0637310B2 JPH0637310B2 JP59070565A JP7056584A JPH0637310B2 JP H0637310 B2 JPH0637310 B2 JP H0637310B2 JP 59070565 A JP59070565 A JP 59070565A JP 7056584 A JP7056584 A JP 7056584A JP H0637310 B2 JPH0637310 B2 JP H0637310B2
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- JP
- Japan
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- quartz glass
- sol
- gel
- glass manufacturing
- glass
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
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- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ゾルーゲル法による石英ガラスの製造法に関
する。
する。
近年、石英ガラスは、銅，ホウ素等の不純物濃度が、0.
1ppm以下の高純度のものが製造され、ゲルマニウム，シ
リコン、その他の半導体の製造工程におけるルツボやボ
ード、拡散炉の炉心管など幅広く用いられるようにな
り、また理化学用機器，光学測定用のセルとしても、よ
く使用され、さらに水酸基含有量の少ないものおよび光
学的均質性に優れた高品質なものが開発され、各種の光
学的用途に使用され、特に光通信用の石英ガラスフアイ
バーは注目されている。このように用途の広い石英ガラ
スは、現在、一般に次に示する種類の方法で製造されて
いる。
1ppm以下の高純度のものが製造され、ゲルマニウム，シ
リコン、その他の半導体の製造工程におけるルツボやボ
ード、拡散炉の炉心管など幅広く用いられるようにな
り、また理化学用機器，光学測定用のセルとしても、よ
く使用され、さらに水酸基含有量の少ないものおよび光
学的均質性に優れた高品質なものが開発され、各種の光
学的用途に使用され、特に光通信用の石英ガラスフアイ
バーは注目されている。このように用途の広い石英ガラ
スは、現在、一般に次に示する種類の方法で製造されて
いる。
1) 天然水晶と洗浄し溶融する方法 2) 高純度SiCl4またはSiH4を原料としてSiO2を製造す
る方法 3) 天然珪砂を溶融する方法（泡を含有する石英ガラス
が得られる） しかし、以上のいずれの製造法も原料費が高価なこと、
高温処理が必要であることなどのため製造コストが高
く、石英ガラスは非常に高価である。そこで高品質な石
英ガラスの安価な製造法としてゾルーゲル法が注目さ
れ、この方法を用いる石英ガラス製造に関する研究は、
さまざまな所で幅広く行なわれているが、現状では、種
々の問題をかかえ実用化までは至つていない。このゾル
ーゲル法による石英ガラス製造の一手法として次のよう
な方法が考案されている。すなわち、エチルシリケート
（Si(OC2H5)4）と塩酸溶液を混合し、エチルシリケート
の加水分解溶液を調製、この溶液に微粉末シリカを混
合，分散させシリカゾルとしてアンモニア水等の弱塩基
によりゾルpH値の調整，熱処理などを加え、シリカゲル
とする。ここで得られた現状のシリカゲルを炉に入れ所
定のプログラムで焼結を行ない石英ガラスとするもので
あるが、この方法の問題点の一つとして乾燥ゲル製造の
歩留りを向上させることを目的として行なう。アンモニ
ア水等の滴下によるゾルpH値の調整に伴なう中和反応生
成物が、焼結において悪影響を及ぼし得られら石英ガラ
ス中に種々の欠陥（気泡など）が存在し、均質なガラス
が得難いことがあげられる。
る方法 3) 天然珪砂を溶融する方法（泡を含有する石英ガラス
が得られる） しかし、以上のいずれの製造法も原料費が高価なこと、
高温処理が必要であることなどのため製造コストが高
く、石英ガラスは非常に高価である。そこで高品質な石
英ガラスの安価な製造法としてゾルーゲル法が注目さ
れ、この方法を用いる石英ガラス製造に関する研究は、
さまざまな所で幅広く行なわれているが、現状では、種
々の問題をかかえ実用化までは至つていない。このゾル
ーゲル法による石英ガラス製造の一手法として次のよう
な方法が考案されている。すなわち、エチルシリケート
（Si(OC2H5)4）と塩酸溶液を混合し、エチルシリケート
の加水分解溶液を調製、この溶液に微粉末シリカを混
合，分散させシリカゾルとしてアンモニア水等の弱塩基
によりゾルpH値の調整，熱処理などを加え、シリカゲル
とする。ここで得られた現状のシリカゲルを炉に入れ所
定のプログラムで焼結を行ない石英ガラスとするもので
あるが、この方法の問題点の一つとして乾燥ゲル製造の
歩留りを向上させることを目的として行なう。アンモニ
ア水等の滴下によるゾルpH値の調整に伴なう中和反応生
成物が、焼結において悪影響を及ぼし得られら石英ガラ
ス中に種々の欠陥（気泡など）が存在し、均質なガラス
が得難いことがあげられる。
本発明の目的は、前述のごとき問題点を解決するもの
で、pH値調整の際の中和反応生成物の生成量をできる限
り少量に押え、透明均質な石英ガラスの製造方法を提供
することである。
で、pH値調整の際の中和反応生成物の生成量をできる限
り少量に押え、透明均質な石英ガラスの製造方法を提供
することである。
エチルシリケート（Si(OC2H5)4）の加水分解反応を、原
料組成Si(OC2H5)4：H2O：HCl＝１：２：0.072〜0.036
（モル比）で行ない、混合・撹拌し溶液が透明均一な状
態になつたところで、以後のゾル調整に必要なH2Oを添
加混合し、さらに微粉末シリカを添加該溶液中に分散さ
せゾルを調整し、アンモニア水によりゾルpH値を３．０
〜５．０程度に上昇させ、ゲル化、乾燥し得た乾燥ゲル
を焼結し石英ガラスとする方法であり、この方法で行な
うとpH値の調整による中和反応生成物が従来の４０％〜
２０％になる。以下、実施例に従い本発明の内容をさら
に詳細に説明する。
料組成Si(OC2H5)4：H2O：HCl＝１：２：0.072〜0.036
（モル比）で行ない、混合・撹拌し溶液が透明均一な状
態になつたところで、以後のゾル調整に必要なH2Oを添
加混合し、さらに微粉末シリカを添加該溶液中に分散さ
せゾルを調整し、アンモニア水によりゾルpH値を３．０
〜５．０程度に上昇させ、ゲル化、乾燥し得た乾燥ゲル
を焼結し石英ガラスとする方法であり、この方法で行な
うとpH値の調整による中和反応生成物が従来の４０％〜
２０％になる。以下、実施例に従い本発明の内容をさら
に詳細に説明する。
市販のエチルシリケートSi(OEt)4264mlと0.02〜0.01NHC
l43.2mlとを混合し、激しく撹拌したところ、１時間程
で外見上は均一透明な溶液となつた該溶液にH2O１７
２．８mlを徐々に添加した、初期にはやや白濁したもの
の、しばらく撹拌すると均一透明な加水分解溶液となつ
た。ただし、前述の原料（Si(OEt)4２６４ml、０．０２
NHCl４３．２ml、H2O１７２．８ml）を同時に混合した
のでは、反応が起こらず、相分離してしまつた。該加水
分解溶液に、微粉末シリカ（商品名：Aerosil10×50（D
iguSSa社））９０ｇを撹拌しながら添加した。添加終了
後、さらに微粉末の分散性を高めるために、撹拌を３時
間，超音波を３時間照射した後、遠心分離（1500g、10m
in）および０．１Ｎアンモニア水を滴下し、ゾルのpH値
を４．０程度にした。（順序は関係ない）該ゾルを濾過
（２００meshのフイルター）し、ポリプロピレン製容器
（27×22×11.5cm）に入れ、ふたをして密閉状態でゲル
化させた。この状態で２〜３日間静置した後、蓋を乾燥
速度の調節可能なものに取り替え、乾燥機に入れ３０℃
から昇温速度３℃／nrにて６０℃まで温度を上昇させ、
以後６０℃に保持し乾燥を行ないほぼ５日間で、大きさ
18.5×14.5×0.6cmの板状の乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルを焼結炉に入れ、昇温速度180℃／nrで、加熱，焼
結を行ない１２６０℃にて、大きさ13.0×10.0×0.4cm
の透明な石英ガラスを得た。このガラスを光学顕微鏡で
観察したところ、以前原料中のHCl量が多かつたものに
比べ、ガラス中に存在する異物（気泡など）は、大き
さ，数ともにかなり少なくなり、１０μｍ以上の異物は
なかつた。また、このガラスに関する諸物性分析の結果
は、ビツカース硬度８００kg/mm2、比重２．２、赤外吸
収スペクトル、近赤外吸収スペクトル、および屈折率な
ど、溶融石英ガラスと一致し、ここで得た石英ガラス
は、非常に高品質な石英ガラスであることが明らかにな
つた。
l43.2mlとを混合し、激しく撹拌したところ、１時間程
で外見上は均一透明な溶液となつた該溶液にH2O１７
２．８mlを徐々に添加した、初期にはやや白濁したもの
の、しばらく撹拌すると均一透明な加水分解溶液となつ
た。ただし、前述の原料（Si(OEt)4２６４ml、０．０２
NHCl４３．２ml、H2O１７２．８ml）を同時に混合した
のでは、反応が起こらず、相分離してしまつた。該加水
分解溶液に、微粉末シリカ（商品名：Aerosil10×50（D
iguSSa社））９０ｇを撹拌しながら添加した。添加終了
後、さらに微粉末の分散性を高めるために、撹拌を３時
間，超音波を３時間照射した後、遠心分離（1500g、10m
in）および０．１Ｎアンモニア水を滴下し、ゾルのpH値
を４．０程度にした。（順序は関係ない）該ゾルを濾過
（２００meshのフイルター）し、ポリプロピレン製容器
（27×22×11.5cm）に入れ、ふたをして密閉状態でゲル
化させた。この状態で２〜３日間静置した後、蓋を乾燥
速度の調節可能なものに取り替え、乾燥機に入れ３０℃
から昇温速度３℃／nrにて６０℃まで温度を上昇させ、
以後６０℃に保持し乾燥を行ないほぼ５日間で、大きさ
18.5×14.5×0.6cmの板状の乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルを焼結炉に入れ、昇温速度180℃／nrで、加熱，焼
結を行ない１２６０℃にて、大きさ13.0×10.0×0.4cm
の透明な石英ガラスを得た。このガラスを光学顕微鏡で
観察したところ、以前原料中のHCl量が多かつたものに
比べ、ガラス中に存在する異物（気泡など）は、大き
さ，数ともにかなり少なくなり、１０μｍ以上の異物は
なかつた。また、このガラスに関する諸物性分析の結果
は、ビツカース硬度８００kg/mm2、比重２．２、赤外吸
収スペクトル、近赤外吸収スペクトル、および屈折率な
ど、溶融石英ガラスと一致し、ここで得た石英ガラス
は、非常に高品質な石英ガラスであることが明らかにな
つた。
このようにして、本発明により製造される石英ガラス
は、従来の方法（溶融法）によりも、低コストでできる
等の大きな利点により、これまで石英ガラスを使用して
いた分野ではもちろんのこと、品質的にも良好な石英ガ
ラスが容易に製造可能となるために、光学的用途などさ
らにその応用は広範囲に広がつてゆくものと考える。
は、従来の方法（溶融法）によりも、低コストでできる
等の大きな利点により、これまで石英ガラスを使用して
いた分野ではもちろんのこと、品質的にも良好な石英ガ
ラスが容易に製造可能となるために、光学的用途などさ
らにその応用は広範囲に広がつてゆくものと考える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 悟 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 株式会 社諏訪精工舎内 (56)参考文献 特公 昭50−19520（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】アルキルシリケートおよび微粉末シリカを
主原料として用いるゾルーゲル法による石英ガラスの製
造方法において、アルキルシリケートとしてエチルシリ
ケート（Si(OC2H5)4）を用い、この加水分解反応を化学
量論量の1/2のH2O（HCl溶液）で進行させ、以後、ゾル
調整に必要なH2Oを添加することを特徴とする石英ガラ
スの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070565A JPH0637310B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070565A JPH0637310B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 石英ガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215531A JPS60215531A (ja) | 1985-10-28 |
| JPH0637310B2 true JPH0637310B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=13435186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070565A Expired - Lifetime JPH0637310B2 (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637310B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544711B2 (ja) * | 1973-05-31 | 1980-11-13 |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP59070565A patent/JPH0637310B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60215531A (ja) | 1985-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |