JPH0757685B2 - Method for producing high-purity silica - Google Patents

Method for producing high-purity silica

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JPH0757685B2
JPH0757685B2 JP1622387A JP1622387A JPH0757685B2 JP H0757685 B2 JPH0757685 B2 JP H0757685B2 JP 1622387 A JP1622387 A JP 1622387A JP 1622387 A JP1622387 A JP 1622387A JP H0757685 B2 JPH0757685 B2 JP H0757685B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高純度シリカの製造方法に関する。詳しく
は、アルカリけい酸塩水溶液から、アルカリ金属や塩素
のほか、ウランなど放射性を有する不純物の含有率が極
めて少なく、且つ、低吸湿性で比表面積の小さい高純度
シリカを製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing high-purity silica. More specifically, the present invention relates to a method for producing high-purity silica having a very low content of radioactive impurities such as uranium in addition to alkali metal and chlorine, a low hygroscopicity, and a small specific surface area from an aqueous alkali silicate solution.

本発明の方法により得られる高純度シリカは、充填剤・
分散剤のどの用途、透明石英ガラス、特殊セラミックス
などの原料としての用途のほか、特に電子部品封止用樹
脂組成物の充填剤として好適に用いられることが期待さ
れる。
The high-purity silica obtained by the method of the present invention is a filler.
It is expected to be suitably used as a filler for resin compositions for encapsulating electronic parts, in addition to any application of the dispersant, as a raw material for transparent quartz glass, special ceramics and the like.

電子部品の封止材料としては、シリカのど無機質充填剤
を含む合成樹脂組成物が用いられているが、無機質充填
剤は、膨張係数,熱伝導性,透湿性,機械的特性などの
諸物性およびコストの面から成形性の許す限り多量に配
合することが有利とされ、シリカ系充填剤が最も好まし
いとされている、しかし、電子部品素子の高集積化に伴
って、素子の誤作動の問題が生じており、これは使用す
る封止材料、特にシリカ系充填剤中に数十〜数百ppb単
位で含まれている微量のウラン,トリウムなどの放射性
元素から放出されるα線に起因するとされていて、シリ
カ中のこのような不純物の含有率を低減させることが望
まれている。
A synthetic resin composition containing an inorganic filler such as silica is used as a sealing material for electronic parts. The inorganic filler has various physical properties such as expansion coefficient, thermal conductivity, moisture permeability, and mechanical properties. From the viewpoint of cost, it is considered to be advantageous to blend as much as the moldability allows, and silica-based fillers are said to be the most preferable. However, with the high integration of electronic component devices, the problem of device malfunction Is caused by the α rays emitted from radioactive elements such as trace amounts of uranium and thorium contained in tens to hundreds of ppb units in the sealing material used, especially in the silica-based filler. However, it is desired to reduce the content of such impurities in silica.

本発明は、このような要望に対応することを目的とする
ものである。
The present invention aims to meet such a demand.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高純度シリカの製法としては; 1) 蒸留・吸着・液相抽出等により精製した四塩化け
い素を酸水素炎下で反応させる方法が知られている。ま
た; 2) けい酸アルカリ水溶液を原料として高純度シリカ
を製造する方法としては; 2−1) けい酸アルカリ水溶液をイオン交換樹脂で処
理することによって精製する方法: (特開昭60−42217号,特開昭60−42218号など). 2−2) けい酸アルカリ水溶液を酸で処理することに
よって精製する方法: (特開昭59−54632号,特開昭60−191016号,特開昭60
−204612号など)が提案されている。
As a method for producing high-purity silica, 1) a method of reacting silicon tetrachloride purified by distillation, adsorption, liquid phase extraction or the like under an oxyhydrogen flame is known. And 2) as a method for producing high-purity silica from an alkali silicate aqueous solution as a raw material; 2-1) a method for purifying an alkali silicate aqueous solution by treating it with an ion exchange resin: (JP-A-60-42217) , JP-A-60-42218). 2-2) Method for purifying by treating alkaline silicate aqueous solution with acid: (JP-A-59-54632, JP-A-60-191016, JP-A-60-60163)
-204612) has been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

これらの方法により純度の高いシリカを製造することが
できるが、1)の方法の場合、得られるシリカ粒子の平
均粒径がmμオーダーの微粒子で比表面積が大きく、電
子部品封止用樹脂組成物への充填剤としては利用し難
い。
High-purity silica can be produced by these methods, but in the case of the method 1), the obtained silica particles are fine particles having an average particle size of the order of mμ and a large specific surface area. It is difficult to use it as a filling agent.

また、2−1)の方法では、いづれもけい酸アルカリ水
溶液のSiO2濃度を約10重量%以下で希釈して精製処理操
作を行うので装置効率上の点で、またシリカゾルからシ
リカを沈澱析出させ母液から分離回収する操作条件が複
雑であるので生産性の点で難がある。
In the method 2-1), since the purification treatment operation is carried out by diluting the SiO 2 concentration of the alkali silicate aqueous solution at about 10% by weight or less, in terms of equipment efficiency, silica is precipitated from silica sol. Since the operating conditions for separating and recovering from the mother liquor are complicated, there is a problem in productivity.

2−2)の方法は、簡便であり種々試みられているが、
アルカリけい酸塩水溶液を高濃度の酸で処理しても局部
的に相分離が生じ、不純物の抽出が困難である。また、
局部的な相分離を避けようとしてアルカリけい酸塩水溶
液を希薄な酸溶液中に押し出しても、押し出されたけい
酸アルカリ分が互いに接着して大塊となり、不純物の抽
出速度が著しく低下するので実用性の点で難がある。
The method 2-2) is simple and various attempts have been made.
Even if the alkaline silicate aqueous solution is treated with a high-concentration acid, phase separation locally occurs, and it is difficult to extract impurities. Also,
Even if the alkaline silicate aqueous solution is extruded into a dilute acid solution in an attempt to avoid local phase separation, the extruded alkali silicates adhere to each other to form a large mass, which significantly reduces the extraction rate of impurities. There are difficulties in terms of practicality.

更に、2)の方法は湿式法であるため、得られるシリカ
は、その表面に多数のシラノール基が存在するため吸湿
性を有するという難点がある。
Further, since the method 2) is a wet method, the obtained silica has a drawback that it has hygroscopicity because many silanol groups are present on the surface thereof.

本発明者らは、従来の方法におけるこのような問題点を
改善し、アルカリけい酸塩水溶液を原料として、不純物
の含有量を極めて少なく、且つ、低吸湿性で比表面積の
小さい高純度シリカを従来より効率良く、しかも経済的
に製造するべく鋭意研究し、本発明を完成した。
The inventors of the present invention have improved such problems in the conventional method, using an alkali silicate aqueous solution as a raw material, and having an extremely low content of impurities, and a high-purity silica having a low hygroscopicity and a small specific surface area. The present invention has been completed through intensive research to produce it more efficiently and economically than ever before.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち本発明は、アルカリけい酸塩水溶液を凝固剤中
で微細な繊維状ゲルとし、得られた繊維状ゲルを酸を含
む液、次いで水で処理して不純物を抽出、除去すること
によって高純度シリカを製造するにあたり、凝固剤とし
て酸溶液を用い、更に得られたシリカを1000℃以上の温
度で加熱処理することによって吸湿性を低減させると共
に比表面積の小さい緻密な高純度シリカを得る方法に係
るものであって; 「粘度が2〜200ポイズの範囲であるアルカリけい酸塩
水溶液(アルカリけい酸塩は、一般式:M2O・nSiO2<た
だし、Mはアルカリ金属元素、nはSiO2のモル数で0.5
〜5を示す>で表される)を孔径が1mm以下である紡糸
ノズルから直接、濃度0.1〜4規定の範囲である酸溶液
中に押し出して微細な繊維状ゲルとし、得られた繊維状
ゲルを処理の最初の段階で酸濃度が0.5〜4規定の範囲
である酸を含む液に浸漬した後、次いで水洗して不純物
を抽出除去し、得られたシリカを1000℃以上の温度で加
熱処理することを特徴とする高純度シリカの製造方法」
を要旨とするものである。
That is, the present invention is a high-purity by extracting an aqueous solution of alkali silicate into a fine fibrous gel in a coagulant, treating the resulting fibrous gel with a solution containing an acid, and then water to extract and remove impurities. In producing silica, an acid solution is used as a coagulant, and the resulting silica is subjected to heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher to reduce hygroscopicity and to obtain a dense high-purity silica having a small specific surface area. "Aqueous alkali silicate solution having a viscosity in the range of 2 to 200 poise (alkaline silicate is represented by the general formula: M 2 O.nSiO 2 <where M is an alkali metal element and n is SiO 2). 0.5 in moles of 2
To 5) is directly extruded from a spinning nozzle having a pore diameter of 1 mm or less into an acid solution having a concentration of 0.1 to 4 N to obtain a fine fibrous gel, and the obtained fibrous gel is obtained. Is immersed in a solution containing an acid having an acid concentration in the range of 0.5 to 4 N in the first stage of the treatment, and then washed with water to remove impurities, and the resulting silica is heat treated at a temperature of 1000 ° C or higher. A method for producing high-purity silica characterized by
Is the gist.

以下、本発明について詳述する。本発明の実施態様は、
次の3工程から構成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Embodiments of the invention include
It consists of the following three steps.

・工程−1:(繊維化工程). アルカリけい酸塩水溶液から曳糸性を有する高粘性液
(以下、原液という)を調製し、この原液を繊維化装置
を用いて酸溶液中で凝固させて微細な繊維状ゲルとす
る。
-Step-1: (fiberizing step). A highly viscous liquid having spinnability (hereinafter referred to as "stock solution") is prepared from an alkali silicate aqueous solution, and this stock solution is coagulated in an acid solution using a fiberizing device to form a fine fibrous gel.

・工程−2:(不純物抽出工程). 得られた繊維状ゲルを、酸を含む液(以下、処理液とい
う)、次いで水で処理して不純物を抽出し除去する。
-Process-2: (impurity extraction process). The obtained fibrous gel is treated with a liquid containing an acid (hereinafter referred to as a treatment liquid) and then with water to extract and remove impurities.

・工程−3:(加熱処理工程). 得られた繊維状シリカを、1000℃以上の温度で加熱処理
する。
-Process-3: (heat treatment process). The obtained fibrous silica is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or higher.

本発明の特徴を以下に述べる。The features of the present invention will be described below.

(1) アルカリけい酸塩水溶液を、孔径1mm以下の紡
糸ノズルを備えた繊維化装置を用いて酸溶液中で凝固さ
せ、微細な繊維状ゲルとする。
(1) An alkaline silicate aqueous solution is coagulated in an acid solution by using a fiberizing device equipped with a spinning nozzle having a pore diameter of 1 mm or less to form a fine fibrous gel.

得られる繊維状ゲルは微細径で高表面積を有するので不
純物の抽出効率が高まる。
Since the obtained fibrous gel has a fine diameter and a high surface area, the extraction efficiency of impurities is enhanced.

(2) アルカリけい酸塩水溶液を微細な繊維状ゲルと
するに際して; 酸溶液中で凝固させるアルカリけい酸塩水溶液は、
粘度が2〜200ポイズの範囲のものを使用し、 凝固
剤としての酸溶液の酸の濃度は、4規定以下とする. 上記およびと前記(1)の条件とを組み合わせた本
発明の方法によれば、驚くべきことに通常の円形孔ノズ
ルを用いても中空構造を有する繊維状ゲルが得られ、そ
の凝固体部分は均質な高膨潤状態を保持し、不純物が酸
および水によって抽出され易い構造で得られるので、前
記の特徴(1)の効果とあいまってシリカ中の不純物の
抽出効率を著しく向上させることができる。
(2) When making an aqueous solution of alkali silicate into a fine fibrous gel;
Use a solution with a viscosity in the range of 2 to 200 poise, and make the acid concentration of the acid solution as a coagulant 4 N or less. According to the method of the present invention in which the above and (1) conditions are combined, surprisingly, a fibrous gel having a hollow structure can be obtained even by using an ordinary circular hole nozzle, and the coagulated body portion thereof is Since a homogeneous and highly swollen state is maintained and impurities are easily extracted by acid and water, the extraction efficiency of impurities in silica can be remarkably improved in combination with the effect of the above feature (1).

(3) 不純物を抽出した繊維状シリカを1000℃以上の
温度で加熱処理する。
(3) The fibrous silica from which impurities have been extracted is heat-treated at a temperature of 1000 ° C or higher.

得られたシリカを1000℃以上の温度で加熱処理すると、
その粒子表面に存在するシラノール基が消失しシリカの
吸湿性を大幅に低減することができ、また、シリカ粒子
の微細孔がつぶれて比表面積が小さく、カサ密度の大き
い緻密なシリカ粒子を得ることができる。
When the obtained silica is heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or higher,
The silanol groups existing on the surface of the particles can be eliminated to significantly reduce the hygroscopicity of silica, and the fine pores of the silica particles are crushed to reduce the specific surface area and obtain dense silica particles with a high bulk density. You can

上記特徴を組み合せた本発明の方法によって、シリカ中
の不純物の抽出効率を著しく向上し得ると共に、更に得
られるシリカに低吸湿性と緻密性とを付与することがで
きる。
By the method of the present invention which combines the above characteristics, the extraction efficiency of impurities in silica can be remarkably improved, and low hygroscopicity and compactness can be imparted to the obtained silica.

本発明の方法で得られる高純度シリカは透明石英ガラス
や、電子部品封止用樹脂組成物の充填剤など特に水分の
存在が問題とされる用途にも好適である。
The high-purity silica obtained by the method of the present invention is also suitable for transparent quartz glass and applications such as a filler for a resin composition for electronic component encapsulation, in which the presence of water is a problem.

本発明の方法で原料のアルカリけい酸塩水溶液として
は、けい酸のナトリウム塩,カリウム塩,リチウム塩な
どの水溶液を用いることができる。
In the method of the present invention, an aqueous solution of sodium silicate, potassium salt, lithium salt or the like of silicic acid can be used as the raw material alkali silicate aqueous solution.

以下、本発明の方法においてアルカリけい酸塩水溶液と
してけい酸ナトリウム水溶液を用いた場合を例として、
前記の3工程を順次説明する。
Hereinafter, in the method of the present invention, an example of using an aqueous sodium silicate solution as the alkaline silicate aqueous solution,
The above three steps will be sequentially described.

〔工程−1:(繊維化工程)〕 原料のけい酸ナトリウム水溶液を繊維化するのに適した
粘度範囲に調製し、原液とする。
[Step-1: (Fibring step)] A raw material solution is prepared by preparing an aqueous sodium silicate solution as a raw material in a viscosity range suitable for forming a fiber.

本発明の方法に適した原液の粘度範囲は、2〜200ポイ
ズであり、特に10〜100ポイズの範囲が好適である。
The viscosity range of the stock solution suitable for the method of the present invention is 2 to 200 poises, and particularly preferably 10 to 100 poises.

SiO2濃度が高く粘度が高過ぎるけい酸ナトリウム水溶液
を原料とする場合には、水で適宜希釈して使用する。
When an aqueous sodium silicate solution having a high SiO 2 concentration and an excessively high viscosity is used as a raw material, it is appropriately diluted with water before use.

SiO2約30%を含むけい酸ナトリウム水溶液の場合には、
通常の状態では粘度が低く曳糸性が充分でないので、こ
れに曳糸性を付与するためにけい酸ナトリウムを重合さ
せて用いる。
In the case of an aqueous sodium silicate solution containing about 30% SiO 2 ,
In a normal state, the viscosity is low and the spinnability is not sufficient, so sodium silicate is polymerized and used in order to impart spinnability to this.

けい酸ナトリウムを重合させる方法としては、酸性物質
による部分中和法,脱水濃縮法,多価金属塩を添加する
方法等が提案されている。この内脱水濃縮法は最も簡単
な方法であり、数%の脱水でけい酸ナトリウムは重合し
粘度が増大する。
As a method of polymerizing sodium silicate, a partial neutralization method with an acidic substance, a dehydration concentration method, a method of adding a polyvalent metal salt, and the like have been proposed. The dehydration concentration method is the simplest method, and sodium silicate is polymerized to increase the viscosity by dehydration of several%.

調製した原液を繊維化に適した温度、たとえば30〜60℃
に保ち、適宜のろ過装置を経て、定量ポンプを用いて繊
維化装置に送る。
A temperature suitable for fiberizing the prepared stock solution, for example, 30 to 60 ° C
Then, it is sent to the fiberizing device using a metering pump through an appropriate filtering device.

繊維化装置としては、特に限定するものではなく、一般
には紡糸ノズル(以下、ノズルという)を備えた押し出
し機を用いることができる。
The fiberizing device is not particularly limited, and in general, an extruder equipped with a spinning nozzle (hereinafter referred to as a nozzle) can be used.

ノズルを用いる場合の最大の問題点は、ノズルから押し
出された原液のノズル出口面への接着トラブルの発生で
ある。
The biggest problem in using a nozzle is the occurrence of adhesion trouble of the stock solution extruded from the nozzle to the nozzle outlet surface.

周知のように、けい酸ナトリウム水溶液は金属との親和
性の高い粘稠な液であり、僅かの含水率の減少で急に凝
固する性質を有し、接着剤としても使用されていること
から判るように、けい酸ナトリウム水溶液からなる原液
がノズル面に付着した状態で凝固すると、けい酸ナトリ
ウムとノズル面との間に強固な結合が形成され、これを
剥離させることは極めて困難である。凝固体がノズル面
に接着すると隣接している孔から押し出された原液が次
々と付着凝固してゆき、遂には繊維化の操作を継続する
ことができなくなる。
As is well known, an aqueous solution of sodium silicate is a viscous liquid with a high affinity for metals, has the property of rapidly solidifying with a slight decrease in water content, and is also used as an adhesive. As can be seen, when a stock solution of an aqueous sodium silicate solution is solidified in a state of being attached to the nozzle surface, a strong bond is formed between the sodium silicate and the nozzle surface, and it is extremely difficult to peel it off. When the solidified body adheres to the nozzle surface, the undiluted solution extruded from the adjacent holes continues to adhere and solidify, and finally the fiberizing operation cannot be continued.

このような現象は使用するノズルの孔径が小さく、孔数
の多い場合に起こり易い。これの解決策としては、ノズ
ル面と原液との付着性をできるだけ小さくすることであ
る。
Such a phenomenon is likely to occur when the nozzle used has a small hole diameter and a large number of holes. A solution to this is to minimize the adhesion between the nozzle surface and the stock solution.

本発明者らは使用するノズルの材質について種々の検討
を行い、アルカリけい酸塩水溶液を微細な繊維状ゲルと
するに際して、金、白金などの貴金属類製、金−白金合
金などの貴金属合金類製もしくは四弗化エチレン(以
下、TFEという)系樹脂製のノズル、またはそのノズル
面を貴金属類もしくはTFE系樹脂で被覆したものを使用
するとゲル化したアルカリけい酸塩のノズル離れ性が著
しく向上し、アルカリけい酸塩がノズル面に付着するト
ラブルの発生を防ぐ顕著な効果が得られることを見出し
た。
The present inventors have conducted various studies on the material of the nozzle to be used, and when making the alkali silicate aqueous solution into a fine fibrous gel, gold, platinum and other precious metals, and gold-platinum alloys and other precious metal alloys are used. Made of or made of tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as TFE) resin nozzle, or the nozzle surface of which is coated with precious metal or TFE resin, the nozzle release property of gelled alkali silicate is significantly improved. However, it has been found that a remarkable effect of preventing the occurrence of the trouble of the alkali silicate adhering to the nozzle surface is obtained.

本発明でいう貴金属類とは、金,白金,銀,パラジウム
などで、通常のメッキ処理によってノズル面に被覆する
ことができる。
The noble metal as referred to in the present invention is gold, platinum, silver, palladium or the like, and the nozzle surface can be coated by an ordinary plating process.

本発明でいうTFE系樹脂とはポリ四弗化エチレン(PTF
E)のほか、TFEとヘキサフルオロプロピレンとの共重合
体,TFEとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重
合体,エチレンとTFEとの共重合体,エチレンとビニル
フルオライドとの共重合体,エチレンとビニリデンフル
オライドとの共重合体,エチレンとクロロトリフルオロ
エチレンとの共重合体などの共重合体類を含む。
The TFE resin referred to in the present invention means polytetrafluoroethylene (PTF
E), copolymers of TFE and hexafluoropropylene, copolymers of TFE and perfluoroalkyl vinyl ether, copolymers of ethylene and TFE, copolymers of ethylene and vinyl fluoride, ethylene Includes copolymers such as copolymers with vinylidene fluoride and ethylene and chlorotrifluoroethylene.

ノズル面へのTFE系樹脂の被覆は常法に従って行い、必
要ならノズル外面にプライマーを施した後、被覆を行っ
てもよい。
The TFE resin is coated on the nozzle surface according to a conventional method, and if necessary, the outer surface of the nozzle may be coated with a primer and then coated.

繊維化には、湿式法のほかアルカリけい酸塩水溶液をノ
ズルからいったん空気中に押し出した後で、酸溶液で処
理して凝固させるなど種々の方法が採用できるが、アル
カリけい酸塩のノズル面への接着防止の観点からは乾式
法に比し湿式法が有利である。
In addition to the wet method, various methods such as extruding an aqueous solution of alkali silicate into the air from the nozzle and then treating it with an acid solution to coagulate it can be used for fiberizing. From the viewpoint of preventing adhesion to the wet method, the wet method is more advantageous than the dry method.

本発明の方法では、凝固浴中に浸漬したノズルから原液
を押し出す。押し出された原液は凝固浴中で繊維状に凝
固しゲルとなる。この繊維状ゲルはローラーで引きとる
か、またはベルトコンベアーなど適宜の輸送装置を用い
て次工程へ送る。
In the method of the present invention, the stock solution is extruded from a nozzle immersed in a coagulation bath. The extruded stock solution is coagulated into a gel in the coagulation bath into a gel. This fibrous gel is taken up by a roller or sent to the next step using an appropriate transportation device such as a belt conveyor.

本工程で使用するノズルの孔径は、0.05〜1.0mmの範囲
がよく、好ましくは0.1〜0.3mmの範囲である。
The hole diameter of the nozzle used in this step is preferably 0.05 to 1.0 mm, and more preferably 0.1 to 0.3 mm.

ノズルは通常の円形孔ノズルを用いるが、異形断面孔ノ
ズル若しくは中空糸紡糸用ノズルを使用することもでき
る。
A normal circular hole nozzle is used as the nozzle, but a modified cross-section hole nozzle or a hollow fiber spinning nozzle can also be used.

本発明の方法では、特に中空糸紡糸用ノズルを用いなく
ても中空繊維状ゲルを得ることができ、工程−2で良好
な不純物抽出効果が得られる。
According to the method of the present invention, a hollow fiber gel can be obtained without using a hollow fiber spinning nozzle, and a good impurity extraction effect can be obtained in step-2.

繊維状ゲルに微細に気泡を混入させることも不純物抽出
効率を高めるのに有効である。
Mixing fine bubbles into the fibrous gel is also effective in increasing the efficiency of impurity extraction.

繊維状ゲルに微細な気泡を混入させる方法としては、空
気が液中に巻き込まれるように撹拌して調製いた原得を
用いる方法、原液に加熱により分解して気体を発生する
化学的発泡剤または常温で液状の低沸点物質を添加し、
該原得を加熱しながら繊維化する方法、或いは原液ぽ繊
維化装置に送るポンプのキャビテーション現象を利用す
る方法など種々の方法を採ることができる。
As a method of mixing fine air bubbles in the fibrous gel, a method of using a raw material prepared by stirring so that air is entrained in the liquid, a chemical foaming agent which decomposes by heating into the raw liquid to generate a gas or Add a low boiling substance that is liquid at room temperature,
Various methods such as a method of heating the raw material into fibers while heating it, or a method of utilizing the cavitation phenomenon of a pump which feeds the raw liquid into the fiber-forming apparatus can be adopted.

本発明の凝固浴に用いる凝固剤としては、酸溶液を用い
る。酸としては、硫酸,硝酸,塩酸などの無機酸であっ
て、硫酸,硝酸を用いるのが好ましい。また、酸溶液と
しては、実用上、これらの酸の水溶液が好ましい。
An acid solution is used as the coagulant used in the coagulation bath of the present invention. The acid is an inorganic acid such as sulfuric acid, nitric acid or hydrochloric acid, and sulfuric acid or nitric acid is preferably used. Further, as the acid solution, an aqueous solution of these acids is preferable in practice.

凝固剤としての酸溶液の酸の濃度は、0.1規定以上、4
規定以上の範囲とするのがよい。
The acid concentration of the acid solution as a coagulant is 0.1 N or higher, 4
It is better to set the range above the regulation.

酸濃度が4規定を超える酸溶液を凝固剤として用いた場
合には、生成したシリカの組織が緻密になり過ぎ、内部
に含まれる不純物を次の工程−2において抽出すること
が困難となる。また、凝固剤としての酸溶液の酸濃度が
0.1規定未満では、アルカリけい酸塩の凝固速度が小さ
過ぎ、繊維状ゲル同士が接着しやすくなるので実用的で
ない。
When an acid solution having an acid concentration of more than 4 N is used as a coagulant, the structure of the produced silica becomes too dense, and it becomes difficult to extract impurities contained inside in the next step-2. Also, the acid concentration of the acid solution as a coagulant is
If it is less than 0.1 N, the coagulation rate of the alkali silicate is too small and the fibrous gels are likely to adhere to each other, which is not practical.

このようなことから、凝固剤としての酸溶液の酸濃度は
0.1〜4規定の範囲とするのがよく、好ましくは、0.5〜
3規定、更に好ましくは1〜2規定の範囲である。
Therefore, the acid concentration of the acid solution as a coagulant is
The range of 0.1 to 4 is preferable, and the range of 0.5 to 4 is preferable.
The range is 3 normal, and more preferably 1 to 2 normal.

原液の粘度、ノズルの孔径、凝固剤として用いる酸溶液
の酸濃度として本明細書で規定する条件を組み合わせた
とき、アルカリけい酸塩の凝固速度が適度であって意外
にも中空構造を有し、しかも高膨潤状態の透明な繊維状
ゲルを得ることができる。得られたゲルは、次の工程−
2においても膨潤状態を保ち、この状態で脱アルカリが
進行する。
When the conditions specified in this specification are combined as the viscosity of the stock solution, the pore size of the nozzle, and the acid concentration of the acid solution used as the coagulant, the alkali silicate has a moderate coagulation rate and surprisingly has a hollow structure. In addition, a highly swelled transparent fibrous gel can be obtained. The resulting gel has the following steps-
Also in No. 2, the swelling state is maintained, and dealkalization proceeds in this state.

得られる繊維状ゲルの表面には鱗片状の無数の亀裂が生
じており、この亀裂の存在が、酸がゲルの内部に浸透し
て行くことを容易にするため、微細かつ、中空構造を有
する繊維の特徴である高表面積との相乗効果によって、
不純物の抽出効率が著しく向上する。
The surface of the resulting fibrous gel has numerous scaly cracks, and the existence of these cracks makes it easy for the acid to penetrate into the gel, and thus has a fine and hollow structure. By the synergistic effect with the high surface area that is characteristic of fibers,
The extraction efficiency of impurities is significantly improved.

また、クラックの存在は得られたシリカの粒径調整に際
して粉砕工程の負荷を著しく軽減することができる。
Further, the presence of cracks can significantly reduce the load of the pulverization step when adjusting the particle size of the obtained silica.

本明細書でいうゲルの高膨潤状態とは、ゲルの含液率の
高い状態を意味し、膨潤の程度はゲルの含液率で示すこ
とができる。
The highly swollen state of the gel as used herein means a state where the liquid content of the gel is high, and the degree of swelling can be indicated by the liquid content of the gel.

不純物の抽出され易い状態にあるゲルの含液率には好ま
しい範囲がある。含液率を次式; {含液率,〔%〕=(w1−w2)×100/w2, w1:試料約10gを採り、室温で遠心分離器を用いて(1000
G×10分間処理)、付着する液分を除いた試料重量,
(g). w2:上記処理後、150℃で4時間乾燥し、デシケーター中
で室温まで放冷した試料重量,(g)}で算出したと
き、原料として例えば、けい酸ソーダ#3号を使用した
ときの繊維状ゲルの好ましい含液率の範囲は80〜150%
程度である。
There is a preferable range for the liquid content of the gel in which impurities are easily extracted. The liquid content is calculated by the following formula; {liquid content, [%] = (w 1 −w 2 ) × 100 / w 2 , w 1 : About 10 g of the sample is taken and centrifuged at room temperature (1000
G × 10 minutes treatment), sample weight excluding the adhering liquid,
(G). w 2 : After the above treatment, the sample was dried at 150 ° C. for 4 hours and allowed to cool to room temperature in a desiccator, and the weight was calculated as (g)}. For example, when using sodium silicate # 3 as a raw material, The preferred liquid content range of fibrous gel is 80-150%
It is a degree.

含液率が80%未満であると形成されたゲルの構造が緻密
になる過ぎるためか、内部に含まれる不純物を次の工程
−2において抽出することが困難となる。
If the liquid content is less than 80%, it may be difficult to extract impurities contained in the gel in the subsequent step-2, probably because the structure of the formed gel becomes too dense.

一方、含液率が150%を超えるとき、得られたゲルは透
明であってもゲル中のシリカ濃度が低くなる過ぎるため
か、工程−2においてゲルの体積収縮度が大きくなり、
内部に不純物を含んだままの失透したシリカが得られ
る。このような状態のシリカに不純物抽出操作を繰り返
しても、本発明が目的とするような不純物の除去は困難
である。
On the other hand, when the liquid content exceeds 150%, the silica concentration in the gel is too low even if the obtained gel is transparent, or the volume shrinkage of the gel in Step-2 becomes large,
A devitrified silica which contains impurities inside is obtained. Even if the impurity extraction operation is repeated on silica in such a state, it is difficult to remove the impurities as intended by the present invention.

また、含液率がこの範囲内にある繊維状ゲルでも、ゲル
中のシリカ濃度が不均一で部分的に白化し、失透してい
る状態のゲルは本発明が目的とするような不純物の除去
が困難である。
Further, even in the case of a fibrous gel having a liquid content within this range, the silica concentration in the gel is non-uniform and partially whitened, and the gel in a devitrified state contains impurities such as those of the present invention. Difficult to remove.

アルカリけい酸塩の凝固速度は凝固剤として使用する酸
の種類によっても大巾に異なるので凝固浴温度を一義的
に決めるのはむづかしいが、通常は10〜60℃程度の温度
がよい。
It is difficult to uniquely determine the coagulation bath temperature because the coagulation rate of the alkali silicate varies greatly depending on the type of acid used as the coagulant, but it is usually a temperature of about 10 to 60 ° C.

なお、次の不純物抽出工程で用いるのと同じ種類の酸の
溶液を凝固剤として使用すれば、有機系溶媒などの凝固
剤を使用する場合に必要となる凝固剤の回収・廃液処理
などの工程を省くことができ有利である。
If the same type of acid solution used in the next impurity extraction step is used as a coagulant, the steps such as coagulant recovery and waste liquid treatment that are required when using a coagulant such as an organic solvent Is advantageous because it can be omitted.

繊維状ゲルの引き取りは、ローラータイプで毎分1〜10
0m程度、コンベアータイプで毎分0.1〜50m程度の速度で
通常操作される。
Fibrous gel is collected by roller type at 1 to 10 per minute
It is usually operated at a speed of about 0 m and a conveyor type of about 0.1 to 50 m / min.

〔工程−2:(不純物抽出工程)〕 前記工程−1で得られた繊維状ゲルを本工程において酸
を含む液で処理する。酸は、硫酸,塩酸,硝酸などの無
機酸およびギ酸などの有機酸で、実用上、硫酸,硝酸な
どを用いるのが好ましい。
[Step-2: (Impurity Extraction Step)] In this step, the fibrous gel obtained in Step-1 is treated with a liquid containing an acid. The acid is an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid and an organic acid such as formic acid, and in practice, it is preferable to use sulfuric acid or nitric acid.

また、処理液としては実用上、これらの酸の水溶液が好
ましい。
Further, as the treatment liquid, an aqueous solution of these acids is preferable in practical use.

本工程での酸処理操作としては、1段階で処理する方法
を採ることもできるが、特に微量の不純物を抽出除去す
るには処理操作を少なくとも2段階に分け、各段階ごと
に、使用する処理液を更新する多段階処理を行うことも
できる。
As the acid treatment operation in this step, a method of treating in one step can be adopted, but particularly in order to extract and remove a trace amount of impurities, the treatment operation is divided into at least two steps, and the treatment to be used in each step A multi-step process of renewing the liquid can also be performed.

不純物の抽出には高濃度の酸を用いて行うのが一般的な
方法であるが、本発明の方法では工程−1において形成
された、不純物が抜け易いゲルの構造をできるだけ保持
するため、処理液の酸濃度は低くすることが好ましい。
It is a general method to perform extraction of impurities using a high-concentration acid, but in the method of the present invention, in order to maintain the structure of the gel from which impurities are easily removed as much as possible, the treatment is performed. The acid concentration of the liquid is preferably low.

処理液の酸濃度は4規定以下、好ましくは0.5〜3規
定、更に好ましくは1〜2規定の範囲である。
The acid concentration of the treatment liquid is 4 N or less, preferably 0.5 to 3 N, and more preferably 1 to 2 N.

処理温度は特に制限しないが、50℃以上の温度で抽出操
作を行うのがよい。
The treatment temperature is not particularly limited, but the extraction operation is preferably performed at a temperature of 50 ° C or higher.

処理液の常圧における沸点よりも高い温度で加圧下で処
理すると不純物抽出の所要時間を短縮することができ
る。加圧抽出の際の温度は、高い程好ましいが酸による
装置の腐食やエネルギーコストを考慮すると、100〜150
℃、好ましくは110〜140℃の範囲が実用的である。
If the treatment is performed under pressure at a temperature higher than the boiling point of the treatment liquid at normal pressure, the time required for impurity extraction can be shortened. The temperature during pressure extraction is preferably as high as possible, but considering the corrosion of the equipment due to acid and the energy cost, it is 100-150.
C., preferably 110 to 140.degree. C. is practical.

本工程の処理は、撹拌しながら行うことが望ましい。繊
維状ゲルは処理液中で撹拌されると容易に長さ2〜5mm
の短繊維状となる。
It is desirable to carry out the treatment in this step with stirring. The fibrous gel easily has a length of 2-5 mm when stirred in the treatment liquid.
It becomes a short fiber shape.

ゲルが短繊維化されると、処理液中での撹拌によるゲル
の分散性が極めて良好になる。短繊維状ゲルは処理液中
でスラリー状に分散し、不純物抽出の操作が容易になる
と共に不純物の抽出効果の均一性も向上し、不純物抽出
成績のバラツキが著しく少なくなる。また、短繊維状ゲ
ルは繊維状物の特徴である嵩高性も備えているので不純
物抽出処理後の洗滌およびろ過操作でも、液分離が極め
て容易である。
When the gel is made into short fibers, the dispersibility of the gel by stirring in the treatment liquid becomes extremely good. The short fibrous gel is dispersed in the treatment liquid in a slurry form, which facilitates the operation of extracting impurities and improves the uniformity of the effect of extracting impurities, resulting in significantly less variation in impurity extraction results. Further, since the short fibrous gel also has bulkiness, which is a characteristic of a fibrous material, liquid separation is extremely easy even by washing and filtering operations after the impurity extraction treatment.

酸処理の時間は、回分式の場合には30分から5時間程
度、また、連続式の場合には30秒から30分程度、好まし
くは1〜10分程度である。
The acid treatment time is about 30 minutes to 5 hours in the case of the batch method, and about 30 seconds to 30 minutes in the case of the continuous method, preferably about 1 to 10 minutes.

酸処理を施して得られたシリカ繊維は次いで任意の温度
の水を用いて洗滌し、必要によりろ過操作を組み合せて
脱酸脱水処理する。
The silica fiber obtained by the acid treatment is then washed with water at an arbitrary temperature and, if necessary, combined with a filtration operation for deoxidation dehydration treatment.

なお、本発明で使用する酸は精製または電子グレードと
称される高純度品を、また原料や使用する酸の希釈また
はシリカの洗滌などに用いる水は不純物の少ない純水を
用いることが好ましい。
The acid used in the present invention is preferably a high-purity product called refined or electronic grade, and the water used for diluting the raw material or the acid used or washing the silica is preferably pure water containing few impurities.

本工程の処理によって、シリカ中の放射性元素を含む前
記不純物の含有率は極めて低くなる。酸処理後のシリカ
中の不純物含有率は、アルカリ金属:約10ppm以下、塩
素3ppm以下、ウランについては、約3ppb以下にすること
ができる。
By the treatment of this step, the content of the impurities containing the radioactive element in silica is extremely low. The content of impurities in the silica after acid treatment can be set to about 10 ppm or less for alkali metal, 3 ppm or less for chlorine, and about 3 ppb or less for uranium.

〔工程−3:(熱処理工程)〕 繊維状ゲルは工程−2における酸処理によってシリカに
変化するが、シリカ中になお水分を保持している。この
水分は付着水と結合水とに分けられる。付着水は100℃
以上に加熱すれば容易に蒸発するのに対して、結合水は
400℃以上の温度でも完全に除去することは困難であ
る。
[Step-3: (Heat Treatment Step)] Although the fibrous gel is converted to silica by the acid treatment in Step-2, the silica still retains water. This water is divided into attached water and bound water. Adhering water is 100 ° C
Boiled water easily evaporates when heated above, whereas bound water
It is difficult to completely remove even at a temperature of 400 ° C or higher.

特に、湿式法で得られるシリカでは粒子表面に多数のシ
ラノール基(≡Si−OH)が存在し、これが大気中の水分
と結合するためである。湿式法で得られたシリカを例え
ば、800℃で1時間加熱処理したところシリカ乾量基準
で約7%の水分が蒸発したが、シラノール基はそのまま
残存し、これが大気中の水分を吸着して再水和を起こし
た。このものを常温で大気中に放置すると湿分を吸着
し、放置時間が長くなるとまた元の状態に戻る、 この問題点を解決するため、本発明者らは、種々、処理
条件の検討を行った結果、工程−2で得られたシリカを
1000℃以上の温度で加熱処理することにより、意外にも
シラノール基が消失し、しかも比表面積の小さな緻密な
シリカが得られることを見出した。本発明は、かかる知
見に基づいて完成されたものである。
In particular, silica obtained by the wet method has a large number of silanol groups (≡Si—OH) on the particle surface, and these silanol groups bond with moisture in the atmosphere. When the silica obtained by the wet method was heat-treated at 800 ° C. for 1 hour, about 7% of water was evaporated based on the dry weight of silica, but the silanol groups remained as they were, and this absorbed water in the atmosphere. Rehydrated. When this product is left in the atmosphere at room temperature, it absorbs moisture, and when it is left for a long time, it returns to its original state. In order to solve this problem, the present inventors have studied various treatment conditions. As a result, the silica obtained in the step-2 was
It was found that silanol groups disappear unexpectedly and that dense silica with a small specific surface area can be obtained by heat treatment at a temperature of 1000 ° C or higher. The present invention has been completed based on such findings.

再水和の傾向は熱処理温度を上昇させると共に減少し、
1000℃以上の温度で加熱処理を行うと再水和の傾向は殆
ど認められなくなる。
The tendency of rehydration decreases with increasing heat treatment temperature,
When the heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C or higher, the tendency of rehydration is hardly recognized.

高純度シリカの用途が透明石英ガラスや、電子部品封止
用樹脂組成物の充填剤などの場合には、特に水分の存在
が問題とされるので1000℃以上の加熱処理は必須の工程
である。
When the use of high-purity silica is transparent quartz glass or a filler for a resin composition for encapsulating electronic components, the presence of water is a particular problem, so heat treatment at 1000 ° C or higher is an essential step. .

工程−2で得られたシリカは、1000℃以上の温度で熱処
理を受けると繊維中に存在する無数の微小な亀裂から開
裂し、微粒子状シリカに変化すると共に微小細孔がつぶ
れて緻密な構造となる。
When the silica obtained in step-2 is subjected to heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher, it is cleaved from the numerous minute cracks existing in the fiber, changes into fine particle silica, and the fine pores are crushed into a dense structure. Becomes

比表面積としては、約10m2/g以下のシリカ粒子を得るこ
とができる。
Silica particles having a specific surface area of about 10 m 2 / g or less can be obtained.

従って、熱処理後のシリカはそのままシリカ粒子として
使用し得るが、必要な場合には更に粉砕して粒径を調整
するとができる。
Therefore, the silica after heat treatment can be used as it is as silica particles, but if necessary, it can be further pulverized to adjust the particle size.

低吸湿性でカサ密度の大きな、比表面積の小さいシリカ
粒子を得るための熱処理条件は、加熱温度としては1000
℃以上、実用的には1100〜1400℃の範囲とするのがよ
い。処理時間は設定温度との関係で適宜決定すればよ
い。
The heat treatment condition for obtaining silica particles with low hygroscopicity, high bulk density and small specific surface area is 1000
℃ or more, practically in the range of 1100 ~ 1400 ℃ is good. The processing time may be appropriately determined in relation to the set temperature.

熱処理を行うときの雰囲気としては、酸素や炭酸ガスな
どでもよいし、必要によっては窒素やアルゴンなどの不
活性ガスを用いることもできる。実用的には空気とする
のがよい。
The atmosphere for the heat treatment may be oxygen or carbon dioxide gas, or if necessary, an inert gas such as nitrogen or argon. Practically, it should be air.

熱処理を行う装置としては、シリカを1000℃以上の温度
に維持することができればよく、管状炉,箱型炉,トン
ネル炉などの他、流動焼成炉などを使用することがで
き、加熱方式としては、電熱,燃焼ガスなどによって行
えばよい。
As a device for heat treatment, it is only necessary to maintain silica at a temperature of 1000 ° C. or higher, and a tubular furnace, a box furnace, a tunnel furnace, a fluidized firing furnace, or the like can be used. , Electric heat, combustion gas, etc.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の方法によれば、アルカリけい酸塩水溶液を原料
として、ウランなどの放射性元素を含む不純物含有率が
極めて低い高純度で、且つ、低吸湿性で比表面積の小さ
い、粒径が1〜100μmのシリカ粒子を得ることができ
る。
According to the method of the present invention, using an aqueous solution of alkali silicate as a raw material, the content of impurities including radioactive elements such as uranium is extremely low, and the hygroscopicity is low, the specific surface area is small, and the particle size is 1 to 1. 100 μm silica particles can be obtained.

本発明の方法で得られたシリカ粒子は従来技術による場
合に比較して、純度が高く、吸湿性が小さい上、緻密な
構造を有するので透明石英ガラスや特殊セラミックスな
どの原料のほか、特に高集積回路封止用樹脂組成物の充
填剤として用いることができる。
The silica particles obtained by the method of the present invention have a high purity, a low hygroscopicity, and a dense structure as compared with the case of the prior art, so that they are particularly high in addition to raw materials such as transparent quartz glass and special ceramics. It can be used as a filler of a resin composition for sealing an integrated circuit.

更に、本発明の方法は従来の方法による場合に比較し
て、製造コストを低減することができるという利点も併
せ持っている。
Further, the method of the present invention has an advantage that the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional method.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の方法を実施例および比較例により具体的
に説明する。
Hereinafter, the method of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例−1. けい酸ソーダ#3号(JIS K1408,3号相当品、以下同
じ)(SiO2:28%,NaO:9%,U:36ppb)6000gを、減圧下で
50℃に加温して脱水濃縮し,SiO2:32%の繊維化用原液を
得た。本原液の粘度は30℃で約100ポイズであり、曳糸
性も良好であった。
. EXAMPLE -1 silicate soda # 3 No. (JIS K1408,3 No. equivalent, hereinafter the same) (SiO 2: 28%, NaO: 9%, U: 36ppb) of 6000 g, under reduced pressure
It was heated to 50 ℃ and dehydrated and concentrated to obtain a fiberizing stock solution of SiO 2 : 32%. The viscosity of this stock solution was about 100 poise at 30 ° C, and the spinnability was also good.

この原液をろ過後、押し出し機を用い孔径0.1mmφ,孔
数200個の金−白金合金製ノズルを通して6m/分の速度
で、30℃に保持した凝固浴−硫酸1規定水溶液20中へ
押し出した。
After filtering this undiluted solution, it was extruded through a gold-platinum alloy nozzle having a hole diameter of 0.1 mm and a number of 200 holes using an extruder at a speed of 6 m / min into a coagulation bath maintained at 30 ° C. and 1N aqueous solution of sulfuric acid 20. .

押し出された原液はNa2Oが中和されて凝固し、透明な繊
維状ゲルに変化した。この繊維状ゲルは中空構造を有す
る上に太い部分と細い部分とが交互に現れるねじれを伴
った形状を有し、表面部分には鱗片状の無数の亀裂が生
じていた。
The extruded stock solution was neutralized with Na 2 O and coagulated to form a transparent fibrous gel. This fibrous gel had a hollow structure and had a shape with a twist in which a thick portion and a thin portion were alternately formed, and numerous scale-like cracks were formed on the surface portion.

凝固浴からの繊維状ゲルの取り出しは、ベルトコンベア
ーにより、コンベアーの速度は1m/分で、繊維状ゲルの
凝固浴への浸漬時間は約1分であった。
The fibrous gel was taken out of the coagulation bath by a belt conveyor at a conveyor speed of 1 m / min, and the dipping time of the fibrous gel in the coagulation bath was about 1 minute.

得られた繊維状ゲルの40gを処理液−硫酸1規定水溶液:
500CC中に浸漬し、撹拌しながら、100℃で3時間処理し
た。繊維状ゲルはこまかく開裂し長さ2〜5mmの短繊維
となった。
40 g of the obtained fibrous gel is treated with a treatment solution-1% sulfuric acid aqueous solution:
It was immersed in 500 CC and treated at 100 ° C. for 3 hours while stirring. The fibrous gel was finely cleaved into short fibers having a length of 2 to 5 mm.

次いで、得られた短繊維状シリカを水:500CCの中に入れ
て10分間撹拌した後、ヌッチェを用いて脱水した。水に
よる洗滌を5回繰り返した後のシリカ中の硫酸根濃度は
1ppm以下であった。
Next, the obtained short fibrous silica was put in water: 500 CC, stirred for 10 minutes, and then dehydrated using a Nutsche. Sulfate concentration in silica after washing with water 5 times
It was 1 ppm or less.

得られたシリカを150℃で1夜乾燥後、1200℃で1時間
加熱処理した。
The obtained silica was dried at 150 ° C. overnight and then heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour.

加熱処理により短繊維状シリカはこまかく開裂して微粒
子状シリカに変化したが、粒径分布をそろえるためメノ
ウ製粉砕器で粉砕し、最終的なシリカ粒子を得た。
The short fibrous silica was finely cleaved by the heat treatment and changed into fine particle silica, which was crushed with an agate crusher in order to obtain a uniform particle size distribution, and final silica particles were obtained.

得られたシリカ中の不純物含有率とシリカ粒子の物性を
表−1に示す。
Table 1 shows the content of impurities in the obtained silica and the physical properties of the silica particles.

Cl,UおよびThの分析は放射化分析法によった。The analysis of Cl, U and Th was performed by activation analysis.

なお、本実施例以下、酸は半井化学製試薬特級品を、ま
た水は電気伝導度が1.0μS/cm(25℃)以下であるイオ
ン交換水を使用した。
In the following Examples, the acid used was a special grade reagent manufactured by Hanai Chemical Co., Ltd., and the water used was ion-exchanged water having an electric conductivity of 1.0 μS / cm (25 ° C.) or less.

実施例−2および比較例−1. けい酸ソーダ#3号(実施例−1と同ロット)5000gを5
0℃に保持したニーダー中で撹拌しながら真空ポンプを
用いて減圧下で脱水濃縮し、SiO2:31.8%とし、透明な
原液を得た。原液の粘度は30℃で50ポイズであった。
Example-2 and Comparative Example-1 Sodium silicate # 3 (the same lot as in Example-1) 5000 g 5
The mixture was dehydrated and concentrated under reduced pressure using a vacuum pump while stirring in a kneader kept at 0 ° C to obtain SiO 2 : 31.8% to obtain a transparent stock solution. The stock solution had a viscosity of 50 poise at 30 ° C.

この原液を押し出し機から孔径0.2mmφ,孔数50個の
“テフロン”被覆したSUS−316製ノズルを通して種々の
濃度の硫酸水溶液各20中へ押し出し、繊維状ゲルを得
た。繊維状ゲルはいづれも透明であった。
This stock solution was extruded from an extruder into each of 20 sulfuric acid aqueous solutions of various concentrations through a SUS-316 nozzle coated with "Teflon" having a hole diameter of 0.2 mmφ and 50 holes to obtain a fibrous gel. The fibrous gels were all transparent.

これらの繊維状ゲルをそれぞれ実施例−1と同様の方法
で処理し、表−2に示す結果を得た。
Each of these fibrous gels was treated in the same manner as in Example-1, and the results shown in Table-2 were obtained.

なお、“テフロン”被覆をしていないSUS−316製ノズル
を用いた場合には、原液がノズルに付着し易い団子状態
のゲルが得られるのみで、繊維状ゲルを得ることは困難
であった。
When using a nozzle made of SUS-316 not coated with "Teflon", only a gel in a dumpling state in which the undiluted solution easily adheres to the nozzle was obtained, and it was difficult to obtain a fibrous gel. .

実施例−3および比較例−2. 実施例−2で調製した原液を押し出し機から孔径がそれ
ぞれ0.2,0.5,1.0、および比較のため3.0mmφの、各孔数
50個の“テフロン”被覆したSUS−316製ノズルまたは金
メッキを施したSUS−316製ノズルを通して濃度2規定の
硫酸水溶液20中へ押し出し、繊維状ゲルを得た。
Example-3 and Comparative Example-2. Each of the stock solutions prepared in Example-2 was extruded to have a pore size of 0.2, 0.5, 1.0, and for comparison, a number of holes of 3.0 mmφ.
The fibrous gel was obtained by extruding into 50 sulfuric acid aqueous solution of 2N concentration through 50 "Teflon" -coated SUS-316 nozzles or gold-plated SUS-316 nozzles.

得られた繊維状ゲルを実施例−1と同様の方法で処理
し、得られた熱処理前のシリカ中のNa含有率で不純物を
抽出成績を代表させて表−3に示す。
The obtained fibrous gel was treated in the same manner as in Example-1, and impurities were represented by the Na content in the obtained silica before heat treatment, and the extraction results are shown in Table 3 as a representative.

得られた繊維状ゲルの内、実施例−3に示したものはい
づれも透明であったが、比較例2−1で得られたゲルは
失透して白色の呈しており、シリカの含有率は部分的に
異なり不均一であった。
Among the obtained fibrous gels, the ones shown in Example-3 were all transparent, but the gels obtained in Comparative Example 2-1 were devitrified and exhibited white color and contained silica. The rates were partially different and non-uniform.

実施例−4および比較例−3. けい酸ソーダ#3号(実施例−1と同ロット)6000gを
7℃に保持したニーダー中で撹拌しながら真空ポンプを
用いて減圧下で脱水濃縮し、各種粘度の原液を得た。
Example-4 and Comparative Example-3. 6000 g of sodium silicate # 3 (the same lot as Example-1) was dehydrated and concentrated under reduced pressure using a vacuum pump while stirring in a kneader held at 7 ° C, Stock solutions of various viscosities were obtained.

これらの原液を実施例−1の操作に準じて繊維化した。
それぞれの状態を表−4に示す。
These stock solutions were made into fibers according to the procedure of Example-1.
Table 4 shows each state.

また、得られた繊維状ゲルを実施例−1と同様の方法で
処理し、得られた熱処理前のシリカ中のNa含有率で不純
物の抽出成績を代表させて表−4に示した。
Further, the obtained fibrous gel was treated in the same manner as in Example-1, and the extraction results of impurities were represented by the Na content in the obtained silica before heat treatment as shown in Table-4.

実施例−5. 実施例−1で調製した原液を実施例−1の操作に準じて
濃度1規定の硝酸水溶液20中へ押し出し、繊維状ゲル
を得た。
Example-5. According to the procedure of Example-1, the stock solution prepared in Example-1 was extruded into a nitric acid aqueous solution 20 having a concentration of 1 N to obtain a fibrous gel.

得られた繊維状ゲル40gを、硝酸1規定水溶液500CC中に
入れ、撹拌しながら、100℃で3時間処理したところ長
さ2〜5mmの短繊維状シリカが得られた。以後の処理は
実施例−1に準じた方法によってシリカ粒子を得た。
40 g of the obtained fibrous gel was placed in 500 CC of 1N aqueous nitric acid solution and treated at 100 ° C. for 3 hours while stirring to obtain short fibrous silica having a length of 2 to 5 mm. The subsequent treatment was carried out according to the method of Example 1 to obtain silica particles.

熱処理前のシリカ中の不純物含有率は; Na:1.0ppm,U:2.0ppbであった。The content of impurities in the silica before the heat treatment was; Na: 1.0 ppm, U: 2.0 ppb.

また、熱処理後のシリカ粒子の物性は; 重量平均粒径:15μm,カサ密度:0.55g/cm3, 吸水率:0.02%,であった。The physical properties of the silica particles after heat treatment were: weight average particle size: 15 μm, bulk density: 0.55 g / cm 3 , water absorption rate: 0.02%.

実施例−6および比較例−4. 実施例−1で得られた不純物抽出および水洗滌終了後の
シリカを105℃で4時間乾燥した。
Example-6 and Comparative Example-4. The silica obtained in Example-1 after completion of extraction of impurities and washing with water was dried at 105 ° C for 4 hours.

得られた乾燥シリカを各10.00gづつ秤取し、それぞれに
対して400,600,800,900,1000および1200℃の各温度で1
時間加熱処理を施した。
10.00g each of the obtained dried silica was weighed, and 1 at each temperature of 400,600,800,900,1000 and 1200 ° C was measured.
Heat treatment was performed for an hour.

加熱処理後の各試料はデシケータ中で室温まで放冷した
後、重量(W0)を測定し、ついで20℃,80%RHに調整し
た恒温・恒湿室内に放置して重量の経時変化を測定し
た。
Each sample after heat treatment was allowed to cool to room temperature in a desiccator, weighed (W 0 ), and then allowed to stand in a constant temperature / humidity chamber adjusted to 20 ° C, 80% RH to determine the change in weight over time. It was measured.

測定結果は表−5に示す通りで、1000℃以上の加熱処理
を行ったシリカでは重量変化は認められなかった。(実
施例:6−1,2). これに対して、処理温度が400〜900℃の場合には空気中
の湿分を吸着してシリカ粒子の重量は経時的に増加し
た。(比較例:4−1〜4). なお、実施例−1以外の各実施例で得られた乾燥シリカ
についても1000℃以上の加熱処理を施した後は本実施例
と同様な結果が得られ、また大気中放置による吸湿も認
められなかった。
The measurement results are shown in Table 5, and no weight change was observed in the silica heat-treated at 1000 ° C. or higher. (Example: 6-1, 2). On the other hand, when the treatment temperature was 400 to 900 ℃, moisture in the air was adsorbed and the weight of silica particles increased with time. (Comparative example: 4-1 to 4). The dried silica obtained in each of Examples other than Example 1 also gave the same results as in the present Example after being subjected to a heat treatment at 1000 ° C. or higher, and moisture absorption due to standing in the air was also observed. There wasn't.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−112924(JP,A) 特公 昭35−12208(JP,B1) 特公 昭52−25450(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-51-112924 (JP, A) JP-B-35-12208 (JP, B1) JP-B-52-25450 (JP, B2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】粘度が2〜200ポイズの範囲であるアルカ
リけい酸塩水溶液(アルカリけい酸塩は、一般式:M2O・
nSiO2<ただし、Mはアルカリ金属元素、nはSiO2のモ
ル数で0.5〜5を示す>で表される)を、孔径が1mm以下
である紡糸ノズルから直接、濃度0.1〜4規定の範囲で
ある酸溶液中に押し出して微細な繊維状ゲルとし、得ら
れた繊維状ゲルを処理の最初の段階で酸濃度が0.5〜4
規定の範囲である酸を含む液に浸漬した後、次いで水洗
して不純物を抽出除去し、得られたシリカを1000℃以上
の温度で加熱処理することを特徴とする高純度シリカの
製造方法。
1. An alkali silicate aqueous solution having a viscosity in the range of 2 to 200 poise (the alkali silicate is represented by the general formula: M 2 O.
nSiO 2 (where M is an alkali metal element and n is 0.5 to 5 in terms of the number of moles of SiO 2 )) is directly fed from a spinning nozzle having a pore diameter of 1 mm or less within a concentration range of 0.1 to 4 N. Is extruded into an acid solution to give a fine fibrous gel, and the obtained fibrous gel has an acid concentration of 0.5 to 4 at the first stage of treatment.
A method for producing high-purity silica, which comprises immersing in a liquid containing an acid within a specified range, then washing with water to remove impurities, and heat-treating the obtained silica at a temperature of 1000 ° C. or higher.
【請求項2】紡糸ノズルが、貴金属類製、貴金属合金類
製もしくは四弗化エチレン系樹脂のもの、またはそのノ
ズル面を貴金属類もしくは四弗化エチレン系樹脂で被覆
したもののいずれかである特許請求の範囲第1項記載の
高純度シリカの製造方法。
2. A patent in which the spinning nozzle is made of a noble metal, a noble metal alloy, or a tetrafluoroethylene-based resin, or a nozzle surface of which is coated with a noble metal or a tetrafluoroethylene-based resin. The method for producing high-purity silica according to claim 1.
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