JPH07165434A - Production of foamed silica glass - Google Patents
Production of foamed silica glassInfo
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- JPH07165434A JPH07165434A JP5347462A JP34746293A JPH07165434A JP H07165434 A JPH07165434 A JP H07165434A JP 5347462 A JP5347462 A JP 5347462A JP 34746293 A JP34746293 A JP 34746293A JP H07165434 A JPH07165434 A JP H07165434A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は発泡シリカガラスの製造
方法に関し、特に純度の高い発泡シリカガラスの製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing expanded silica glass, and more particularly to a method for producing expanded silica glass having high purity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリカガラスの発泡体は、耐熱性及び断
熱性に優れていることが知られており、断熱材や保温材
等に用いられている。このシリカガラスの発泡体は、従
来より、シリカ鉱石等の天然原料粉やアルカリ物質を含
む高ケイ酸ガラス粉等を、炭酸カルシウム等の発泡剤に
よって発泡させて製造している。2. Description of the Related Art Silica glass foams are known to have excellent heat resistance and heat insulating properties, and are used as heat insulating materials and heat insulating materials. This silica glass foam is conventionally manufactured by foaming natural raw material powder such as silica ore or high silicate glass powder containing an alkaline substance with a foaming agent such as calcium carbonate.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法によって製造した発泡シリカガラスは、アルカリ物
質等の不純物を含有しているので、半導体の製造分野等
に用いる場合に問題があった。また、高純度シリカガラ
ス材料としてシリカガラスウールが用いられることもあ
るが、シリカガラスウールには強度上の問題がある。However, since the expanded silica glass produced by the above method contains impurities such as an alkaline substance, there is a problem when it is used in the field of semiconductor production. Although silica glass wool may be used as the high-purity silica glass material, silica glass wool has a problem in strength.
【０００４】したがって本発明の目的は、純度が高いの
みならず、十分な強度を有する発泡シリカガラスを製造
する方法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing expanded silica glass which has not only high purity but also sufficient strength.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意研究の結果、本発明者らは、シリカ粉末と窒化ケ
イ素粉末との混合粉末を用い、その混合粉末を成型後に
1700℃以上の温度で加熱するか、又は、その混合粉末を
カーボン等からなる型に充填した後に1700℃以上の温度
で加熱することにより、高純度の発泡シリカガラスが得
られることを発見し、本発明を完成した。As a result of earnest research to solve the above problems, the inventors of the present invention have used a mixed powder of silica powder and silicon nitride powder, and after molding the mixed powder.
By heating at a temperature of 1700 ° C. or higher, or by heating the mixed powder in a mold made of carbon or the like and then heating at a temperature of 1700 ° C. or higher, it was discovered that high-purity expanded silica glass was obtained, The present invention has been completed.
【０００６】すなわち、本発明の発泡シリカガラスの第
一の製造方法は、シリカ粉末と窒化ケイ素粉末との混合
粉末を原料とし、前記混合粉末を成型した後に1700℃以
上に加熱して発泡させることを特徴とする。That is, in the first method for producing expanded silica glass of the present invention, a mixed powder of silica powder and silicon nitride powder is used as a raw material, and the mixed powder is molded and then heated to 1700 ° C. or higher to foam. Is characterized by.
【０００７】また、本発明の発泡シリカガラスの第二の
製造方法は、シリカ粉末と窒化ケイ素粉末との混合粉末
を原料とし、前記混合粉末をシリカと反応しにくい材質
からなる型に充填した後に、1700℃以上に加熱して発泡
させることを特徴とする。In the second method for producing expanded silica glass of the present invention, a mixed powder of silica powder and silicon nitride powder is used as a raw material, and the mixed powder is filled in a mold made of a material which does not easily react with silica. , And is heated to 1700 ° C. or higher to foam.
【０００８】以下本発明を詳細に説明する。〔１〕出発原料 出発原料としてシリカ粉末と窒化ケイ素粉末とを用い
る。The present invention will be described in detail below. [1] Starting Material Silica powder and silicon nitride powder are used as starting materials.
【０００９】(a) シリカ粉末 シリカ粉末は、高純度であればいかなるものでもよい
が、例えば、四塩化ケイ素やシリコンのアルコキシドや
他のシリコン化合物などから得ることができる。また、
窒化ケイ素との分散性を良好にするために、シリカ粉末
はボールミル粉砕等の工程により、0.01〜200 μｍ程
度、特に0.01〜100 μｍ程度の平均粒径に微粉化できる
ものが好ましい。(A) Silica powder The silica powder may be of any type as long as it has a high purity. For example, it can be obtained from silicon tetrachloride, silicon alkoxide, or other silicon compound. Also,
In order to improve the dispersibility with silicon nitride, it is preferable that the silica powder be finely pulverized to an average particle size of about 0.01 to 200 μm, particularly about 0.01 to 100 μm by a process such as ball milling.
【００１０】(b) 窒化ケイ素粉末 窒化ケイ素粉末としては、四塩化ケイ素、シリコン、シ
リカ等を原料とし、それらを窒化することにより得られ
る高純度のものを使用するのが好ましい。また、窒化ケ
イ素粉末の粒径は発泡時の気泡径に影響するため、窒化
ケイ素粉末はボールミル粉砕等の工程により、０．１〜
１μｍ程度、特に０．１〜０．５μｍ程度の平均粒径に
微粉化できるものが好ましい。(B) Silicon Nitride Powder As the silicon nitride powder, it is preferable to use silicon tetrachloride, silicon, silica or the like as a raw material and a high-purity product obtained by nitriding them. In addition, since the particle size of the silicon nitride powder affects the bubble size at the time of foaming, the silicon nitride powder may have a particle size of 0.1 to 0.1 due to a ball milling process or the like.
Those capable of being pulverized to an average particle diameter of about 1 μm, particularly about 0.1 to 0.5 μm are preferable.
【００１１】〔２〕混合 シリカ粉末と窒化ケイ素粉末との混合粉末中の窒化ケイ
素の分散性は、発泡時の気泡径及びその分布に影響を及
ぼすため、乳鉢やボールミル等を用いて、窒化ケイ素粉
末の凝集がないように混合する必要がある。混合は乾式
法によってもよいし、水やアルコール等の分散媒を用い
る湿式法によってもよいが、凝集の防止、分散性の向上
及び粒径の均一化のために粉砕工程を別途設けるか、混
合と粉砕を同時に行うのが好ましい。 [2] Since the dispersibility of silicon nitride in the mixed powder of the mixed silica powder and the silicon nitride powder affects the bubble diameter and its distribution at the time of foaming, use a mortar, a ball mill or the like to remove the silicon nitride. It is necessary to mix so that the powder does not aggregate. The mixing may be performed by a dry method or a wet method using a dispersion medium such as water or alcohol, but a pulverization step is separately provided or a mixing step is performed to prevent aggregation, improve dispersibility and make the particle diameter uniform. And crushing are preferably performed at the same time.
【００１２】シリカ粉末と窒化ケイ素粉末との混合比
は、得られる発泡シリカガラスが所望の気泡径及びかさ
密度を有するように調整すればよいが、発泡後に窒化ケ
イ素が残留せずに、十分な発泡を生じさせるためには、
シリカ粉末と窒化ケイ素粉末との混合粉末１００重量％
に対して窒化ケイ素粉末を０．１〜１０重量％とするの
が好ましい。より好ましくは、０．１〜５重量％とす
る。The mixing ratio of the silica powder and the silicon nitride powder may be adjusted so that the obtained expanded silica glass has a desired cell diameter and bulk density, but silicon nitride does not remain after foaming and is sufficient. To cause foaming,
100% by weight of mixed powder of silica powder and silicon nitride powder
On the other hand, it is preferable that the content of silicon nitride powder is 0.1 to 10% by weight. More preferably, it is 0.1 to 5% by weight.
【００１３】〔３〕成型又は型への充填 本発明の第一の製造方法では、得られた混合粉末を成形
し、第二の製造方法では、得られた混合粉末を型内に充
填する。 （ａ）成型 成型は通常の方法によって行えばよく、例えば金型を用
いたプレス成型、ＣＩＰ法による成型、分散媒を用いる
鋳込み法等の湿式成型等が挙げられる。 （ｂ）型への充填 型の材質としてはカーボン、窒化ホウ素、炭化ケイ素、
窒化ケイ素等シリカと反応しにくいものが好ましい。さ
らに型の内面と原料粉末とのすべりをよくするためにカ
ーボンフェルト又はカーボンペーパー等を用いるのが好
ましい。型に充填した混合粉末の密度は、0.2 〜1.0g/c
m 3 程度が好ましく、均一に発泡させるために充填密度
が均一になるように充填するのが好ましい。型の形状に
は制限がなく、発泡後の発泡体の形状は、型の形状と同
様になるため、所望の形状の発泡体を得ることができ
る。 [3] Molding or Filling into Mold In the first manufacturing method of the present invention, the obtained mixed powder is molded, and in the second manufacturing method, the obtained mixed powder is filled into the mold. (A) Molding Molding may be carried out by an ordinary method, and examples thereof include press molding using a mold, molding by the CIP method, and wet molding such as casting using a dispersion medium. (B) Filling the mold The mold material is carbon, boron nitride, silicon carbide,
Those that are less likely to react with silica such as silicon nitride are preferred. Further, it is preferable to use carbon felt, carbon paper or the like in order to improve the slippage between the inner surface of the mold and the raw material powder. The density of the mixed powder filled in the mold is 0.2-1.0g / c
About 3 m 3 is preferable, and it is preferable to fill so that the packing density is uniform in order to uniformly foam. The shape of the mold is not limited, and the shape of the foamed body after foaming is the same as the shape of the mold, so that a foamed body having a desired shape can be obtained.
【００１４】〔４〕発泡 窒化ケイ素を十分に分解し、発泡後のシリカガラスを完
全なガラス状態とするため、型に充填した又は成形した
混合粉末を電気炉内において1700℃以上で加熱する。特
に、窒化ケイ素の分解を完全にするとともに、生成した
気泡の収縮及び変形を除去するために、1750〜1850℃で
加熱するのが好ましい。加熱時間は、シリカガラスを十
分に発泡させることができれば特に制限されないが、一
般的には、５分間〜３時間程度とするのが好ましい。 [4] In order to sufficiently decompose the foamed silicon nitride and bring the foamed silica glass into a complete glass state, the mixed powder filled or molded in the mold is heated in an electric furnace at 1700 ° C. or higher. In particular, it is preferable to heat at 1750 to 1850 ° C. in order to completely decompose the silicon nitride and remove the shrinkage and deformation of the generated bubbles. The heating time is not particularly limited as long as the silica glass can be sufficiently foamed, but generally, it is preferably about 5 minutes to 3 hours.
【００１５】発泡中の割れを防ぎ、発泡後の強度をもた
せ、窒化ケイ素の分解ガスをガラス中に閉じ込めるため
には、シリカ粉末が結合する（ガラス化する）温度以上
で窒化ケイ素を分解する必要がある。窒化ケイ素の分解
温度は圧力によって変化するため、型内の混合粉末に対
して10kgf/cm2 以下の圧力を加えるのが好ましく、特に
１〜６kgf/cm2 の圧力を加えるのが好ましい。このよう
に加圧するには、おもり等を混合粉末の上に載置しても
よいし、雰囲気の圧力を調節してもよい。この圧力を調
節することにより、生成される発泡シリカガラスのかさ
密度が所望の値になるように制御することができるIn order to prevent cracking during foaming, to provide strength after foaming, and to confine the decomposition gas of silicon nitride in glass, it is necessary to decompose silicon nitride at a temperature higher than the temperature at which silica powder is bonded (vitrification). There is. Since the decomposition temperature of silicon nitride is changed by pressure, it is preferably added to 10 kgf / cm 2 or less pressure against the powder mixture in the mold, preferably in particular to add the pressure of 1~6kgf / cm 2. To pressurize in this way, a weight or the like may be placed on the mixed powder, or the pressure of the atmosphere may be adjusted. By adjusting this pressure, the bulk density of the produced expanded silica glass can be controlled to a desired value.
【００１６】また、加熱雰囲気としては、窒化ケイ素の
酸化を防ぐために、無酸素雰囲気が好ましい。このよう
な無酸素雰囲気として、アルゴン、ヘリウム、窒素、あ
るいはそれらの混合ガス等を使用することができる。The heating atmosphere is preferably an oxygen-free atmosphere in order to prevent oxidation of silicon nitride. As such an oxygen-free atmosphere, argon, helium, nitrogen, a mixed gas thereof or the like can be used.
【００１７】なお、第一の製造方法では、発泡中に成型
体が割れるのを防止するとともに、高純度の発泡シリカ
ガラスを得るために、予備加熱として、1300〜1450℃程
度の温度に10〜60分程度保持し、成型体を収縮させるの
が好ましい。予備加熱時の圧力としては、１〜10kgf/cm
2 程度が好ましく、また雰囲気としては、上記と同様の
無酸素雰囲気が好ましい。成型体の相対密度としては、
完全に焼結した成形体に対して30〜100 ％程度が好まし
い。また、第二の製造方法においても、型に充填した混
合粉末を第一の製造方法と同様にして予備加熱を行うこ
とが好ましい。In the first production method, in order to prevent the molded body from cracking during foaming and to obtain high-purity expanded silica glass, preheating is performed at a temperature of about 1300 to 1450 ° C. for 10 to 10 ° C. It is preferable to hold it for about 60 minutes to shrink the molded body. The pressure during preheating is 1 to 10 kgf / cm
About 2 is preferable, and the atmosphere is preferably the same oxygen-free atmosphere as described above. As the relative density of the molded body,
It is preferably about 30 to 100% with respect to the completely sintered compact. Also in the second manufacturing method, it is preferable to preheat the mixed powder filled in the mold in the same manner as in the first manufacturing method.
【００１８】〔５〕発泡体 上記工程で得られる発泡シリカガラスは、0.1 〜５mm、
特に0.2 〜３mmの平均気泡径、及び0.2 〜0.5 g/cm3 、
特に0.3 〜0.4 g/cm3 のかさ密度を有する。 [5] Foam Foamed silica glass obtained in the above step is 0.1 to 5 mm,
Especially, the average bubble diameter of 0.2 to 3 mm, and 0.2 to 0.5 g / cm 3 ,
In particular, it has a bulk density of 0.3 to 0.4 g / cm 3 .
【００１９】[0019]
【作用】本発明の方法においては、高純度のシリカ粉末
に、窒化ケイ素粉末を添加し、高温に加熱することによ
り窒化ケイ素を分解し、もってシリカガラスを発泡させ
るものであるため、アルカリ物質等の不純物の混入を防
止することができる。その上、窒化ケイ素の混合量や分
散状態を調製したり圧力を調節することによって、得ら
れる発泡シリカガラスのかさ密度や気泡径を制御するこ
とができる。また、シリカガラスを均一に発泡させるこ
とができ、その気泡径の均一化を図ることもできる。さ
らに、発泡の際に型を使用する場合には、型の形状を発
泡体に写すことができるため、形状の制御が可能にな
る。In the method of the present invention, silicon nitride powder is added to high-purity silica powder and heated to a high temperature to decompose the silicon nitride and thereby foam the silica glass. It is possible to prevent the inclusion of such impurities. Moreover, the bulk density and bubble diameter of the obtained expanded silica glass can be controlled by adjusting the amount of silicon nitride mixed and the dispersed state and adjusting the pressure. Further, the silica glass can be uniformly foamed, and the bubble diameter can be made uniform. Furthermore, when a mold is used for foaming, the shape of the mold can be transferred to the foam, which makes it possible to control the shape.
【００２０】[0020]
【実施例】本発明を以下の具体的実施例により更に詳し
く説明する。実施例１ 四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ粉末
（粒径約0.3 μｍ）に、四塩化ケイ素からアンモニア処
理法により得られた窒化ケイ素粉末（粒径約0.5 μｍ）
を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末100 重量
％に対して0.5重量％となるように加え、混合粉末の５
倍（重量）の純水を加え、ナイロン製のボールミルを用
いて24時間混合した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Example 1 Silica powder (particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by a flame hydrolysis method and silicon nitride powder (particle size: about 0.5 μm) obtained from silicon tetrachloride by an ammonia treatment method
Is added so as to be 0.5% by weight with respect to 100% by weight of the mixed powder of silicon nitride powder and silica powder.
Double (weight) pure water was added and mixed for 24 hours using a nylon ball mill.
【００２１】得られた混合粉末を乾燥器によって十分に
乾燥させた後、混合粉末を冷間静水圧法で２ｔの圧力で
成型した。その成型体を１kgf/cm2 の圧力のヘリウムガ
ス雰囲気中、1400℃で20分間加熱して収縮させ、ついで
１kgf/cm2 の圧力及び1800℃の温度で２時間加熱した。The obtained mixed powder was sufficiently dried by a dryer, and then the mixed powder was molded by a cold hydrostatic pressure method at a pressure of 2 t. As a helium gas atmosphere at a pressure of the molded body 1 kgf / cm 2, and heated at 1400 ° C. 20 minutes shrunk, then heated 2 hours at a pressure and 1800 ° C. of the temperature of 1 kgf / cm 2.
【００２２】このようにして得られたシリカガラスは発
泡しているとともに、気泡以外の部分は透明になってお
り、Ｘ線分析によってガラス状態であることが確認でき
た。その発泡シリカガラスの気泡径及びかさ密度を表１
に示す。The silica glass thus obtained was foamed and the portion other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 1 shows the bubble diameter and bulk density of the expanded silica glass.
Shown in.
【００２３】実施例２ テトラエチルシリケートの加水分解法により得られたシ
リカ粉末（粒径約0.2μｍ）に、四塩化ケイ素からアン
モニア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（粒径約0.
5 μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末
100 重量％に対して2.5 重量％となるように混合した。
混合方法及び乾燥方法は実施例１と同様であった。 Example 2 A silica powder (particle size: about 0.2 μm) obtained by the hydrolysis method of tetraethyl silicate was added to a silicon nitride powder (particle size: about 0.2 μm) obtained by an ammonia treatment method from silicon tetrachloride.
5 μm) is a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder
The mixture was mixed at 2.5% by weight with respect to 100% by weight.
The mixing method and the drying method were the same as in Example 1.
【００２４】混合粉末の成型は、金型を用いて100 kgf/
cm2 の圧力で行い、成型体の加熱は実施例１と同様に行
った。得られたシリカガラスは発泡しているとともに、
気泡以外の部分は透明になっており、Ｘ線分析によって
ガラス状態であることが確認できた。その発泡シリカガ
ラスの気泡径及びかさ密度を表１に示す。The mixed powder is molded by using a mold at 100 kgf /
Heating was carried out in the same manner as in Example 1 with a pressure of cm 2 . The obtained silica glass is foamed,
The portion other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 1 shows the bubble diameter and bulk density of the expanded silica glass.
【００２５】実施例３ 四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ粉末
（粒径約0.3 μｍ）に、四塩化ケイ素からアンモニア処
理法により得られた窒化ケイ素粉末（粒径約0.5 μｍ）
を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末100 重量
％に対して5.0重量％となるように混合した。混合方法
及び乾燥方法は実施例１と同様であったが、ボールミル
はメノウ製のものを使用した。 Example 3 Silica powder (particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by a flame hydrolysis method and silicon nitride powder (particle size: about 0.5 μm) obtained from an ammonia treatment method from silicon tetrachloride.
Was mixed in an amount of 5.0% by weight with respect to 100% by weight of a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder. The mixing method and the drying method were the same as those in Example 1, but the ball mill made of agate was used.
【００２６】混合粉末の成型は、冷間静水圧法によって
２ｔの圧力で行った。得られた成型体を1.5 kgf/cm2 の
圧力の窒素ガス雰囲気中、1400℃で20分間加熱して収縮
させた後、窒素ガスをさらに導入し、６kgf/cm2 の圧力
及び1800℃の温度で２時間加熱した。Molding of the mixed powder was carried out at a pressure of 2t by the cold isostatic method. The obtained nitrogen gas atmosphere at a pressure of the molded body 1.5 kgf / cm 2, after being contracted by heating at 1400 ° C. 20 min, then further introduction of nitrogen gas, the temperature of 6 kgf / pressure cm 2 and 1800 ° C. Heated for 2 hours.
【００２７】このようにして得られたシリカガラスは発
泡しているとともに、気泡以外の部分は透明になってお
り、Ｘ線分析によってガラス状態であることが確認でき
た。その発泡シリカガラスの気泡径及びかさ密度を表１
に示す。The silica glass thus obtained was foamed and the portion other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 1 shows the bubble diameter and bulk density of the expanded silica glass.
Shown in.
【００２８】 表 １ 気泡径 かさ密度 （mm） （g/cm3 ) 実施例１ 0.2 〜１ 0.44 実施例２ 0.2 〜３ 0.32 実施例３ 0.2 〜 0.5 0.50 Table 1 Bubble size Bulk density (mm) (g / cm 3 ) Example 1 0.2 to 0.44 Example 2 0.2 to 3 0.32 Example 3 0.2 to 0.5 0.50
【００２９】表１から明らかなように、シリカ粉末と窒
化ケイ素粉末との混合比や、加熱雰囲気の圧力を変化さ
せることによって、所望のかさ密度や気泡径を有する発
泡シリカガラスが得られることがわかる。As is clear from Table 1, by changing the mixing ratio of silica powder and silicon nitride powder and the pressure of the heating atmosphere, expanded silica glass having a desired bulk density and cell diameter can be obtained. Recognize.
【００３０】実施例４ 四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ粉末
（平均粒径約0.3 μｍ）に、四塩化ケイ素からアンモニ
ア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平均粒径約0.
5 μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末
100 重量％に対して0.5 重量％となるように加え、混合
粉末の５倍（重量）の純水を加え、ナイロン製のボール
ミルを用いて24時間混合した。 Example 4 Silica powder (average particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by the flame hydrolysis method and silicon nitride powder (average particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by an ammonia treatment method.
5 μm) is a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder
0.5% by weight was added to 100% by weight, 5 times (by weight) pure water was added to the mixed powder, and the mixture was mixed for 24 hours using a nylon ball mill.
【００３１】得られた混合粉末を乾燥器によって十分に
乾燥させた後、その混合粉末200 ｇをカーボン製のルツ
ボ（外径：105 mm、内径：85mm、高さ：100 mm）内に充
填した。ルツボを電気炉内に入れ、常圧（１kgf/cm2 ）
のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で１時間加熱した。The obtained mixed powder was thoroughly dried by a drier, and then 200 g of the mixed powder was filled in a carbon crucible (outer diameter: 105 mm, inner diameter: 85 mm, height: 100 mm). . Put the crucible in the electric furnace and keep it at normal pressure (1 kgf / cm 2 ).
In a helium gas atmosphere at 1,800 ° C. for 1 hour.
【００３２】このようにして得られたシリカガラスは発
泡しているとともに、気泡以外の部分は透明になってお
り、Ｘ線分析によってガラス状態であることが確認でき
た。その発泡シリカガラスのかさ密度、大きさ（外径×
高さ）及び平均気泡径を表２に示す。The silica glass thus obtained was foaming and the portion other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. The bulk density and size of the expanded silica glass (outer diameter x
Table 2 shows the height) and the average bubble diameter.
【００３３】実施例５ テトラエチルシリケートの加水分解法により得られたシ
リカ粉末（平均粒径約0.2 μｍ）に、四塩化ケイ素から
アンモニア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平均
粒径約0.5 μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との
混合粉末100 重量％に対して1.0 重量％となるように混
合した。混合方法及び乾燥方法は実施例４と同様であっ
た。 Example 5 Silica powder (average particle size: about 0.2 μm) obtained by the hydrolysis method of tetraethyl silicate was added to silicon nitride powder (average particle size: about 0.5 μm) obtained by an ammonia treatment method from silicon tetrachloride. Was mixed in an amount of 1.0% by weight with respect to 100% by weight of a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder. The mixing method and the drying method were the same as in Example 4.
【００３４】得られた混合粉末200 ｇを実施例４と同様
のルツボ内に充填し、電気炉内に入れて常圧（１kgf/cm
2 ）のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で２時間加熱し
た。得られたシリカガラスは発泡しているとともに、気
泡以外の部分は透明になっており、Ｘ線分析によってガ
ラス状態であることが確認できた。その発泡シリカガラ
スのかさ密度、大きさ（外径×高さ）及び平均気泡径を
表２に示す。200 g of the obtained mixed powder was filled in the same crucible as in Example 4 and put in an electric furnace to obtain a normal pressure (1 kgf / cm).
In the helium gas atmosphere of 2 ), it was heated at 1800 ° C. for 2 hours. The obtained silica glass was foamed and the part other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 2 shows the bulk density, size (outer diameter × height) and average cell diameter of the expanded silica glass.
【００３５】実施例６ 四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ粉末
（平均粒径約0.3 μｍ）に、四塩化ケイ素からアンモニ
ア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平均粒径約0.
5 μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末
100 重量％に対して1.0 重量％となるように混合した。
混合方法及び乾燥方法は実施例４と同様であったが、ボ
ールミルはメノウ製のものを使用した。 Example 6 Silica powder (average particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by the flame hydrolysis method, and silicon nitride powder (average particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by the ammonia treatment method.
5 μm) is a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder
The mixture was mixed so as to be 1.0% by weight based on 100% by weight.
The mixing method and the drying method were the same as in Example 4, but the ball mill made of agate was used.
【００３６】得られた混合粉末200 ｇを実施例４と同様
のルツボ内に充填し、ルツボの内径よりも若干小さい外
径を有するカーボン製の蓋を載置した。次いで、混合粉
末に対する加重が４g/cm2 となるように、蓋の上にカー
ボン製の重りを載置した。それらを電気炉内に入れ、常
圧（１kgf/cm2 ）のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で２
時間加熱した。得られたシリカガラスは発泡していると
ともに、気泡以外の部分は透明になっており、Ｘ線分析
によってガラス状態であることが確認できた。その発泡
シリカガラスのかさ密度、大きさ（外径×高さ）及び平
均気泡径を表２に示す。200 g of the obtained mixed powder was filled in the same crucible as in Example 4, and a carbon lid having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the crucible was placed. Next, a carbon weight was placed on the lid so that the weight of the mixed powder was 4 g / cm 2 . Put them in an electric furnace, and in a helium gas atmosphere at atmospheric pressure (1 kgf / cm 2 ) at 1800 ° C for 2
Heated for hours. The obtained silica glass was foamed and the part other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 2 shows the bulk density, size (outer diameter × height) and average cell diameter of the expanded silica glass.
【００３７】実施例７ 四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ粉末
（平均粒径約0.3 μｍ）に、四塩化ケイ素からアンモニ
ア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平均粒径約0.
5 μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末との混合粉末
100 重量％に対して5.0 重量％となるように混合した。
混合方法及び乾燥方法は実施例６と同様であった。 Example 7 Silica powder (average particle size: about 0.3 μm) obtained from silicon tetrachloride by the flame hydrolysis method, and silicon nitride powder (average particle size: about 0.
5 μm) is a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder
The mixture was mixed so as to be 5.0% by weight with respect to 100% by weight.
The mixing method and the drying method were the same as in Example 6.
【００３８】得られた混合粉末200 ｇを実施例４と同様
のルツボ内に充填し、電気炉内に入れて６kgf/cm2 の圧
力のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で２時間加熱した。
得られたシリカガラスは発泡しているとともに、気泡以
外の部分は透明になっており、Ｘ線分析によってガラス
状態であることが確認できた。その発泡シリカガラスの
かさ密度、大きさ（外径×高さ）及び平均気泡径を表２
に示す。200 g of the obtained mixed powder was filled in the same crucible as in Example 4, placed in an electric furnace and heated at 1800 ° C. for 2 hours in a helium gas atmosphere having a pressure of 6 kgf / cm 2 .
The obtained silica glass was foamed and the part other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 2 shows the bulk density, size (outer diameter x height) and average cell diameter of the expanded silica glass.
Shown in.
【００３９】実施例８ テトラエチルシリケートの加水分解法により得られたシ
リカ粉末（平均粒径約１．６μｍ）に、四塩化ケイ素か
らアンモニア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平
均粒径約０．５μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末
との混合粉末100 重量％に対して1.0 重量％となるよう
に混合した。混合方法及び乾燥方法は実施例６と同様で
あった。 Example 8 Silica powder obtained by the hydrolysis method of tetraethyl silicate (average particle size of about 1.6 μm) was added to silicon nitride powder obtained by an ammonia treatment method from silicon tetrachloride (average particle size of about 0.1 μm). 5 μm) was mixed in an amount of 1.0% by weight based on 100% by weight of a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder. The mixing method and the drying method were the same as in Example 6.
【００４０】得られた混合粉末4000ｇをカーボン製のル
ツボ（外径：240 mm、内径：230 mm、高さ：110 mm）内
に充填し、ルツボの内径よりも若干小さい外径を有する
カーボン製の蓋を載置した。次いで、混合粉末に対する
加重が３g/cm2 となるように、蓋の上にカーボン製の重
りを載置した。それらを電気炉内に入れ、常圧（１kgf/
cm2 ）のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で１．５時間加
熱した。得られたシリカガラスは発泡しているととも
に、気泡以外の部分は透明になっており、Ｘ線分析によ
ってガラス状態であることが確認できた。その発泡シリ
カガラスのかさ密度、大きさ（外径×高さ）及び平均気
泡径を表２に示す。4000 g of the obtained mixed powder was filled in a crucible made of carbon (outer diameter: 240 mm, inner diameter: 230 mm, height: 110 mm) and made of carbon having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the crucible. Put the lid on. Then, a carbon weight was placed on the lid so that the weight of the mixed powder was 3 g / cm 2 . Put them in an electric furnace and press them at normal pressure (1kgf /
It was heated at 1800 ° C. for 1.5 hours in a helium gas atmosphere of cm 2 ). The obtained silica glass was foamed and the part other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 2 shows the bulk density, size (outer diameter × height) and average cell diameter of the expanded silica glass.
【００４１】実施例９ テトラエチルシリケートの加水分解法により得られたシ
リカ粉末（平均粒径約１．６μｍ）に、四塩化ケイ素か
らアンモニア処理法により得られた窒化ケイ素粉末（平
均粒径約０．５μｍ）を、窒化ケイ素粉末とシリカ粉末
との混合粉末100 重量％に対して０．５重量％となるよ
うに混合した。混合方法及び乾燥方法は実施例６と同様
であった。 Example 9 A silica powder (average particle size: about 1.6 μm) obtained by the hydrolysis method of tetraethyl silicate was added to a silicon nitride powder (average particle size: about 0.1 μm) obtained by an ammonia treatment method from silicon tetrachloride. 5 μm) was mixed in an amount of 0.5% by weight with respect to 100% by weight of a mixed powder of silicon nitride powder and silica powder. The mixing method and the drying method were the same as in Example 6.
【００４２】次にカーボン製のルツボ（外径：450 mm、
内径：440 mm、高さ：140 mm）の中心にカーボン製円柱
（外径：250 mm、高さ：140 mm）を挿入し、得られた混
合粉末7000ｇを充填した後、電気炉内に入れ、常圧（１
kgf/cm2 ）のヘリウムガス雰囲気中、1800℃で１．５時
間加熱した。得られたシリカガラスは発泡しているとと
もに、気泡以外の部分は透明になっており、Ｘ線分析に
よってガラス状態であることが確認できた。その発泡シ
リカガラスのかさ密度、大きさ（外径×高さ）及び平均
気泡径を表２に示す。Next, a crucible made of carbon (outer diameter: 450 mm,
Insert a carbon cylinder (outer diameter: 250 mm, height: 140 mm) in the center of the inner diameter: 440 mm, height: 140 mm, fill the obtained mixed powder with 7,000 g, and then put it in an electric furnace. , Normal pressure (1
It was heated at 1800 ° C. for 1.5 hours in a helium gas atmosphere of kgf / cm 2 ). The obtained silica glass was foamed and the part other than the bubbles was transparent, and it was confirmed by X-ray analysis that it was in a glass state. Table 2 shows the bulk density, size (outer diameter × height) and average cell diameter of the expanded silica glass.
【００４３】 表 ２ かさ密度 大きさ 平均気泡径 実施例No. （g/cm3 ) （外径×高さ） （ｍｍ） 実施例４ 0.45 85mm×78mm 0.6 実施例５ 0.35 85mm×93mm 2.0 実施例６ 0.40 85mm×88mm 1.1 実施例７ 0.50 85mm×70mm 0.4 実施例８ 0.35 230mm×250mm 2.0 実施例９ 0.45 440mm(内径250mm)×150mm 0.6 Table 2 Bulk Density Size Average Bubble Diameter Example No. (g / cm 3 ) (Outer Diameter x Height) (mm) Example 4 0.45 85 mm x 78 mm 0.6 Example 5 0.35 85 mm x 93 mm 2.0 Example 6 0.40 85 mm × 88 mm 1.1 Example 7 0.50 85 mm × 70 mm 0.4 Example 8 0.35 230 mm × 250 mm 2.0 Example 9 0.45 440 mm (inner diameter 250 mm) × 150 mm 0.6
【００４４】表２から明らかなように、シリカ粉末と窒
化ケイ素粉末との混合比や、加熱時の圧力を変化させる
ことによって、所望のかさ密度を有する発泡シリカガラ
スが得られる。As is clear from Table 2, by changing the mixing ratio of silica powder and silicon nitride powder and the pressure during heating, expanded silica glass having a desired bulk density can be obtained.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
れば、シリカ粉末に窒化ケイ素粉末を添加した後、高温
に加熱することにより、窒化ケイ素を分解してシリカガ
ラスを発泡させるため、アルカリ物質等の不純物の混入
を防止することができ、純度の高い発泡シリカガラスを
得ることができる。また、窒化ケイ素粉末の混合比等を
変化させることによって、得られる発泡シリカガラスの
かさ密度や気泡径を制御することができる。さらに、発
泡の際に型を使用する場合には、型の形状を発泡体に写
すことができるため、形状の制御が可能になる。As described in detail above, according to the method of the present invention, silicon nitride powder is added to silica powder and then heated to a high temperature to decompose silicon nitride and foam silica glass. It is possible to prevent impurities such as alkaline substances from being mixed in, and it is possible to obtain expanded silica glass with high purity. Further, the bulk density and bubble diameter of the obtained expanded silica glass can be controlled by changing the mixing ratio of the silicon nitride powder and the like. Furthermore, when a mold is used for foaming, the shape of the mold can be transferred to the foam, which makes it possible to control the shape.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 美奈子 山形県山形市円応寺町２−29 (72)発明者 加茂 賢治 茨城県つくば市天久保二丁目４番17号− 402 (72)発明者 菊地 義一 山形県寒河江市大字寒河江字鶴田43−７ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Minako Goto 2-29 Enoji-cho, Yamagata City, Yamagata Prefecture (72) Inventor Kenji Kamo 2-4-1-10 Amakubo, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture-402 (72) Inventor Yoshikazu Kikuchi 43-7 Tsuruta, Sagae, Sagae, Yamagata Prefecture
Claims (7)
末を原料とし、前記混合粉末を成型した後に、1700℃以
上に加熱して発泡させることを特徴とする発泡シリカガ
ラスの製造方法。1. A method for producing expanded silica glass, which comprises using a mixed powder of silica powder and silicon nitride powder as a raw material, molding the mixed powder, and then heating the mixture to 1700 ° C. or higher to foam.
末を原料とし、前記混合粉末をシリカと反応しにくい材
質からなる型に充填した後に、1700℃以上に加熱して発
泡させることを特徴とする発泡シリカガラスの製造方
法。2. A mixed powder of silica powder and silicon nitride powder is used as a raw material, and the mixed powder is filled in a mold made of a material that does not easily react with silica, and then heated to 1700 ° C. or higher to foam. A method for producing expanded silica glass.
造方法において、前記型がカーボン、窒化ホウ素、炭化
ケイ素及び窒化ケイ素からなる群から選ばれた少なくと
も１種の材料からなることを特徴とする方法。3. The method for producing expanded silica glass according to claim 2, wherein the mold is made of at least one material selected from the group consisting of carbon, boron nitride, silicon carbide and silicon nitride. how to.
シリカガラスの製造方法において、前記混合粉末に対す
る窒化ケイ素粉末の混合比が0.1 〜10重量％であること
を特徴とする方法。4. The method for producing expanded silica glass according to claim 1, wherein the mixing ratio of the silicon nitride powder to the mixed powder is 0.1 to 10% by weight.
シリカガラスの製造方法において、加熱する雰囲気が無
酸素雰囲気であることを特徴とする方法。5. The method for producing expanded silica glass according to claim 1, wherein the heating atmosphere is an oxygen-free atmosphere.
シリカガラスの製造方法において、加熱時に前記混合粉
末に加える圧力が10kgf/cm2 以下であることを特徴とす
る方法。6. The method for producing expanded silica glass according to claim 1, wherein the pressure applied to the mixed powder during heating is 10 kgf / cm 2 or less.
シリカガラスの製造方法において、加熱時に前記混合粉
末に加える圧力を変化させて前記発泡シリカガラスのか
さ密度を制御することを特徴とする方法。7. The method for producing expanded silica glass according to claim 1, wherein the pressure applied to the mixed powder during heating is changed to control the bulk density of the expanded silica glass. how to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347462A JPH07165434A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | Production of foamed silica glass |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35840492 | 1992-12-25 | ||
| JP5-283997 | 1993-10-18 | ||
| JP4-358404 | 1993-10-18 | ||
| JP28399793 | 1993-10-18 | ||
| JP5347462A JPH07165434A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | Production of foamed silica glass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165434A true JPH07165434A (en) | 1995-06-27 |
Family
ID=27337052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5347462A Pending JPH07165434A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | Production of foamed silica glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07165434A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0816297A1 (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-07 | Tosoh Corporation | Opaque quartz glass and process for production thereof |
| JPH10167742A (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-23 | Tosoh Corp | Production of opaque quartz glass cylinder |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465328A (en) * | 1990-07-06 | 1992-03-02 | Nippon Sekiei Glass Kk | Production of opaque quartz glass |
| JPH04224135A (en) * | 1990-12-21 | 1992-08-13 | Asahi Glass Co Ltd | Foamed glass and its manufacture |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5347462A patent/JPH07165434A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0465328A (en) * | 1990-07-06 | 1992-03-02 | Nippon Sekiei Glass Kk | Production of opaque quartz glass |
| JPH04224135A (en) * | 1990-12-21 | 1992-08-13 | Asahi Glass Co Ltd | Foamed glass and its manufacture |
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|---|---|---|---|---|
| EP0816297A1 (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-07 | Tosoh Corporation | Opaque quartz glass and process for production thereof |
| JPH10167742A (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-23 | Tosoh Corp | Production of opaque quartz glass cylinder |
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