JPH0822750B2 - Silica glass manufacturing method - Google Patents

Silica glass manufacturing method

Info

Publication number
JPH0822750B2
JPH0822750B2 JP27645787A JP27645787A JPH0822750B2 JP H0822750 B2 JPH0822750 B2 JP H0822750B2 JP 27645787 A JP27645787 A JP 27645787A JP 27645787 A JP27645787 A JP 27645787A JP H0822750 B2 JPH0822750 B2 JP H0822750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gel
silica glass
ether
cracks
molecular weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP27645787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01119525A (en
Inventor
康一 武井
房司 林
洋一 町井
後勝 嶋崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP27645787A priority Critical patent/JPH0822750B2/en
Priority to US07/262,803 priority patent/US4943542A/en
Publication of JPH01119525A publication Critical patent/JPH01119525A/en
Publication of JPH0822750B2 publication Critical patent/JPH0822750B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/006Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光学用,半導体工業用,電子工業用,理化学
用等に使用されるシリカガラスを製造する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention produces silica glass used for optics, semiconductor industry, electronic industry, physics and chemistry, and the like.

(従来の技術) シリカガラスは耐熱性,耐食性および光学的性質に優
れていることから,半導体 製造に欠かせない重要な材
料であり,さらには光ファイバやIC製造用フォトマスク
基板,TFT基板などに使用され,その用途はますます拡大
されている。
(Conventional technology) Silica glass is an important material indispensable for semiconductor manufacturing because it has excellent heat resistance, corrosion resistance, and optical properties. In addition, optical glass, photomask substrate for IC manufacturing, TFT substrate, etc. Are being used for, and their applications are expanding.

従来のシリカガラスの製造法には,天然石英を電気炉
または酸水素炎により溶解する方法,あるいは四塩化ケ
イ素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する
方法があるが,いずれの方法も製造工程に2,000℃ある
いはそれ以上の高温を必要とするための大量のエネルギ
ーを消費し,また製造時にそのような高温に耐える材料
が必要であり,また高純度のものが得にくいなど経済
的,品質的にいくつかの問題点をもっている。
Conventional methods for producing silica glass include a method in which natural quartz is melted by an electric furnace or an oxyhydrogen flame, or a method in which silicon tetrachloride is oxidized at a high temperature in an oxyhydrogen flame or a plasma flame and melted. Also consumes a large amount of energy because it requires a high temperature of 2,000 ° C or higher in the manufacturing process, requires materials that can withstand such high temperatures during manufacturing, and is economical because it is difficult to obtain high-purity materials. , I have some quality problems.

これに対し,近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラ
スを低温で合成する方法が注目されている。その概要を
簡単に述べる。
On the other hand, in recent years, a method called a sol-gel method for synthesizing silica glass at a low temperature has attracted attention. The outline is briefly described.

一般式Si(OR)(R:アルキル基) で表わされるシリコンアルキシド(本発明に於いては,
その重縮合物を含む),例えば(RO)3Si・{OSi(OR)
・OSi(OR)3,(n=0〜8,R:アルキル基)に水
(アルカリまたは酸でpHを調整してもよい)を加え,加
水分解し,シリカヒドロゾル(本発明に於いてはシリカ
ゾルという)とする。この時,シリコンアルコキシドと
水が均一な系となる様,一般には溶媒として適当なアル
コールが添加されている。このシリカゾルを静置,昇
温,ゲル化剤の添加等によってゲル化させる。その後ゲ
ルを蒸発乾燥することによりシリカ乾燥ゲルとする。こ
の乾燥ゲルを適当な雰囲気中な焼結することによりシリ
カガラスを得る。
Silicon alkoxide represented by the general formula Si (OR) 4 (R: alkyl group) (in the present invention,
(Including its polycondensate), eg (RO) 3 Si ・ {OSi (OR)
2 } n · OSi (OR) 3 , (n = 0 to 8, R: alkyl group) is added with water (pH may be adjusted with alkali or acid) and hydrolyzed to obtain a silica hydrosol (the present invention). In that is called silica sol). At this time, an appropriate alcohol is generally added as a solvent so that the silicon alkoxide and the water become a uniform system. This silica sol is allowed to gel by standing, heating, addition of a gelling agent, and the like. Thereafter, the gel is evaporated and dried to obtain a silica dry gel. Silica glass is obtained by sintering this dry gel in an appropriate atmosphere.

(発明が解決しようとする問題点) しかし,ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造には
まだ未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥して
いく過程でゲルにクラックや割れが発生し易く,クラッ
クや割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り
良く製造することが困難となることである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, there are still unsolved problems in the production of silica glass by the sol-gel method. In particular, cracks and cracks are likely to occur in the gel during the process of drying the gel, which makes it difficult to manufacture a monolithic large dry gel without cracks and cracks with high yield.

本発明はクラックや割れの発生することのないシリカ
ガラスの製造法を提供するものである。
The present invention provides a method for producing silica glass without cracks or cracks.

(問題点を解決するための手段) 本発明は,ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造法
に於て,ゾル調整時に分子量100から10,000の範囲のポ
リエチレングリコールエーテル等のポリアルキレングリ
コールエーテルをシリコンアルコキシド100重量部に対
し0.1〜20重量部添加することを特徴とするものであ
る。
(Means for Solving Problems) The present invention relates to a method for producing silica glass by a sol-gel method, in which a polyalkylene glycol ether such as a polyethylene glycol ether having a molecular weight of 100 to 10,000 is used as a silicon alkoxide during sol preparation. It is characterized in that 0.1 to 20 parts by weight is added to 100 parts by weight.

本発明において,シリコンアルコキシドのアルキル基
について,特に制限はないが,加水分解のし易さ,ゲル
化時間の点から,メチル基,エチル基,プロピル基,ブ
チル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが
好ましい。シリコンアルコキシドに水又は水とアルコー
ルの混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成さ
せる際,水,アルコール,又は水とアルコールの混合溶
液にあらかじめポリアルキレングリコールエーテルを添
加,均一に溶解させておく。
In the present invention, the alkyl group of the silicon alkoxide is not particularly limited, but it is preferable to use a silicon alkoxide having a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group in view of ease of hydrolysis and gelation time. Is preferred. When hydrolyzing a silicon alkoxide by adding water or a mixed solution of water and alcohol to form a silica sol, add polyalkylene glycol ether to water, alcohol, or a mixed solution of water and alcohol in advance and uniformly dissolve them. .

添加するポリアルキレングリコールエーテルの分子量
(量平均分子量)は,100から10,000,好ましくは1,000〜
8,000,最も好ましくは300〜6,000の範囲のものが使用で
き,これらは単独でも混合物でもよい。ポリアルキレン
グリコールエーテルの分子量が100未満であると,有効
な効果を得るためには,かなりの量を系内に加える必要
があり,後のゲルの焼結ガラス化工程でクラックや割れ
が発生し易くなる。一方,分子量が10,000を越えると,
著しいゲル化促進効果のため,均一なゲルを得ることは
非常に困難となる。添加するポリアルキレングリコール
エーテルの量はポリアルキレングリコールエーテルの分
子量によって,選択されるべきである。比較的低分子量
のポリアルキレングリコールエーテルの場合,シリコン
アルコキシド100重量部に対して,0.1重量部未満の添加
では,ほとんど効果はない。一方,比較的高分子量のポ
リアルキレングリコールメチルエーテルの場合,シリコ
ンアルコキシド縮重合物100重量部に対して20重量部を
越える添加では,著しいゲル化促進効果のため,均一な
ゲルを得ることは非常に困難となる。
The molecular weight (weight average molecular weight) of the polyalkylene glycol ether to be added is 100 to 10,000, preferably 1,000 to
8,000, most preferably 300 to 6,000, can be used and these can be used alone or as a mixture. If the molecular weight of the polyalkylene glycol ether is less than 100, it is necessary to add a considerable amount to the system in order to obtain an effective effect, and cracks and cracks will occur in the subsequent gel vitrification step of the gel. It will be easier. On the other hand, if the molecular weight exceeds 10,000,
Due to the remarkable gelation-promoting effect, it is very difficult to obtain a uniform gel. The amount of polyalkylene glycol ether added should be selected according to the molecular weight of the polyalkylene glycol ether. In the case of a relatively low molecular weight polyalkylene glycol ether, addition of less than 0.1 part by weight to 100 parts by weight of silicon alkoxide has almost no effect. On the other hand, in the case of a relatively high molecular weight polyalkylene glycol methyl ether, addition of more than 20 parts by weight to 100 parts by weight of a polycondensation product of a silicon alkoxide causes a remarkable gelation-promoting effect, and it is extremely difficult to obtain a uniform gel. Becomes difficult.

ポリアルキレングリコールエーテル(モノエーテル,
ジエーテル)として, ポリエチレングリコールメチルエーテル, ポリエチレングリコールエチルエーテル, ポリエチレングリコールプロピルエーテル, ポリエチレングリコールブチルエーテル, ポリプロピレングリコールメチルエーテル, ポリプロピレングリコールエチルエーテル, ポリプロピレングリコールプロピルエーテル, ポリプロピレングリコールブチルエーテル, ポリブチレングリコールメチルエーテル, ポリブチレングリコールエチルエーテル, ポリブチレングリコールプロピルエーテル, ポリブチレングリコールブチルエーテル, 等が使用し得る。
Polyalkylene glycol ether (mono ether,
Polyether glycol methyl ether, polyethylene glycol ethyl ether, polyethylene glycol propyl ether, polyethylene glycol butyl ether, polypropylene glycol methyl ether, polypropylene glycol ethyl ether, polypropylene glycol propyl ether, polypropylene glycol butyl ether, polybutylene glycol methyl ether, polybutylene Glycol ethyl ether, polybutylene glycol propyl ether, polybutylene glycol butyl ether, etc. can be used.

水と共に加える触媒は,塩基,酸等特に制限しない
が,ゲル化時間,また得られる乾燥ゲルの焼結のし易す
さの点から塩基の方が好ましい結果が得られる。水と共
に加えるアルコールについては特に制限しないが,水,
アルコキシドの両者に対する溶解性の点より,メチルア
ルコール,エチルアルコール,1−プロピルアルコール,2
−プロピルアルコール等を使用するのが好ましい。
The catalyst to be added together with water is not particularly limited, such as a base and an acid, but a base gives a preferable result in view of gelation time and ease of sintering of the obtained dry gel. The alcohol added with water is not particularly limited, but water,
In terms of solubility in both alkoxides, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2
-It is preferable to use propyl alcohol or the like.

シリカガラスは,上記のようにして調整したシリカゾ
ルをシャーレ等の容器に移し,室温〜70℃に保って,ゲ
ル化し,次いで室温以上の温度で数週間乾燥して,乾燥
ゲルとし,更に公知の方法,例えば,空気中で1,000〜
1,400℃に昇温して焼結することにより得られる。
Silica glass is prepared by transferring the silica sol prepared as described above into a container such as a petri dish, keeping it at room temperature to 70 ° C to gel, and then drying at a temperature above room temperature for several weeks to give a dry gel. Method, for example, 1,000 in air
It is obtained by heating to 1,400 ° C. and sintering.

(作用) ポリアルキレングリコールエーテルの添加効果の原因
については,詳細は不明であるが,ゾル中でのシリカ微
粒子の生成の制御,ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間
の結合,乾燥過程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄
与し,ゲルの大形化が可能となったものと考えられる。
(Action) The cause of the addition effect of the polyalkylene glycol ether is not known in detail, but the control of the formation of silica fine particles in the sol, the bonding between these silica fine particles in the gel, and the drying process in the gel It is thought that this contributed to the relaxation of the stress generated in the gel and enabled the gel to become larger.

実施例 1 水54g,メチルアルコール96g,コリン0.06gを混合し,
これにポリエチレングリコールメチルエーテル(分子量
350)を22.8g添加し,溶解させた。得られた溶液を152g
のシリコメトキド(Si(OCH3にゆっくりと加え,さ
らに充分混合し,シリカゾルを得た。これを直径150mm
のテフロンでコーティングしたガラス製シャーレに入
れ,アルミ箔で密封し,室温でゲル化した。その後,蓋
に孔を開け,50℃の恒温槽中で2週間乾燥し,その後120
℃の恒温槽に移して1日乾燥して,直径約110mmの乾燥
ゲルを得た。こうして得られた乾燥ゲルのかさ密度は約
0.7g/cm3であり,クラックや割れは全くなかった。
Example 1 54 g of water, 96 g of methyl alcohol and 0.06 g of choline were mixed,
Polyethylene glycol methyl ether (molecular weight
350) was added and dissolved. 152 g of the obtained solution
Was slowly added to the silicomethoxide (Si (OCH 3 ) 4 ) and mixed well to obtain silica sol.
The sample was placed in a Teflon-coated glass petri dish, sealed with aluminum foil, and gelled at room temperature. Then, make a hole in the lid and dry it in a constant temperature bath at 50 ° C for 2 weeks.
It was transferred to a constant temperature bath at ℃ and dried for 1 day to obtain a dry gel having a diameter of about 110 mm. The bulk density of the dried gel thus obtained is about
It was 0.7 g / cm 3 , and there were no cracks or breaks.

得られたゲルを空気中1,300℃まで加熱焼結したとこ
ろ直径約80mm,厚さ5mmのクラックや割れのない透明なシ
リカガラスが得られた。このシリカガラスは分析の結
果,そのシリカガラスと一致した。
When the obtained gel was heated and sintered in air to 1,300 ° C, a transparent silica glass with a diameter of about 80 mm and a thickness of 5 mm without cracks or cracks was obtained. As a result of the analysis, this silica glass was in agreement with the silica glass.

実施例 2 分子量750のポリエチレングリコールメチルエーテル1
5.2gを,54gの水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリン
と共に混合,溶解させた。以下実施例1と同様の乾燥を
行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルにはクラック
や割れは全くなかった。
Example 2 Polyethylene glycol methyl ether 1 having a molecular weight of 750
5.2 g was mixed and dissolved with 54 g water, 96 g methyl alcohol, 0.06 g choline. Then, the same drying as in Example 1 was performed to obtain a dried gel. The dried gel obtained was free of cracks and splits.

実施例 3 分子量2,000のポリエチレングリコールメチルエーテ
ル11.4gを54gの水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリ
ンと共に混合,溶解させた。以下実施例1と同様の操作
を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルには,クラ
ックや割れは全くなかった。
Example 3 11.4 g of polyethylene glycol methyl ether having a molecular weight of 2,000 was mixed and dissolved with 54 g of water, 96 g of methyl alcohol and 0.06 g of choline. Then, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dry gel. The dried gel obtained was free of cracks and splits.

実施例 4 分子量5,000のポリエチレングリコールメチルエーテ
ル7.6gを54gの水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリ
ンと共に混合,溶解させた。以下実施例1と同様の操作
を行って乾燥ゲルを得た。得られた乾燥ゲルには,クラ
ックや割れは全くなかった。
Example 4 7.6 g of polyethylene glycol methyl ether having a molecular weight of 5,000 was mixed and dissolved with 54 g of water, 96 g of methyl alcohol and 0.06 g of choline. Then, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dry gel. The dried gel obtained was free of cracks and splits.

実施例 5 分子量5,000のポリエチレングリコールメチルエーテ
ル1.52gを,54gの水,96gのメチルアルコール,0.06gのコ
リンと共に混合,溶解させた。以下,実施例1と同様の
操作を行って乾燥ゲルを得た。得られた,乾燥ゲルに
は,クラックや割れは,全くなかった。
Example 5 1.52 g of polyethylene glycol methyl ether having a molecular weight of 5,000 was mixed and dissolved with 54 g of water, 96 g of methyl alcohol and 0.06 g of choline. Hereinafter, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dry gel. The dried gel obtained had no cracks or splits.

(発明の効果) 本発明によれば,クラックや割れのない大形のシリカ
ガラスをゾルゲール法により容易に製造可能となる。そ
の大きさは基本的には制約がなく,形状も板状,棒状,
管状等のいずれでも製造できる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to easily manufacture a large-sized silica glass having no cracks or cracks by the Zolgel method. There is basically no restriction on the size, and the shape is plate, bar,
It can be manufactured in any shape such as tubular.

また,本発明によればシリカガラスは従来より安価に
製造できるため,従来から使用されてきたIC製造用フォ
トマスク基材等の分野はもちろん,液晶表示用基材等に
も応用が拡大できる。
Further, according to the present invention, silica glass can be manufactured at a lower cost than before, so that the application can be expanded not only to the fields of photomask base materials for IC manufacture which have been conventionally used but also to liquid crystal display base materials and the like.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコンアルコキシドを加水分解してシリ
カゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルとし、
次いで焼結するシリカガラスの製造法に於て、シリコン
アルキシドを加水分解してシリカゾルとする段階で、分
子量100〜10,000のポリアルキレングリコールエーテル
を、シリコンアルコキシド100重量部に対し0.1〜20重量
添加することを特徴とするシリカガラスの製造法。
(1) hydrolyzing a silicon alkoxide into a silica sol, gelling this, and drying to form a dry gel;
Next, in the method for producing silica glass to be sintered, at the stage of hydrolyzing silicon alkoxide to form silica sol, 0.1 to 20 parts by weight of polyalkylene glycol ether having a molecular weight of 100 to 10,000 is added to 100 parts by weight of silicon alkoxide. A method for producing silica glass, which comprises:
【請求項2】ポリアルキレングリコールエーテルがポリ
エチレングリコールメチルエーテルである特許請求の範
囲第1項記載のシリカガラスの製造法。
2. The method for producing silica glass according to claim 1, wherein the polyalkylene glycol ether is polyethylene glycol methyl ether.
JP27645787A 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method Expired - Lifetime JPH0822750B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27645787A JPH0822750B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method
US07/262,803 US4943542A (en) 1987-10-31 1988-10-26 Process for producing silica glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27645787A JPH0822750B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01119525A JPH01119525A (en) 1989-05-11
JPH0822750B2 true JPH0822750B2 (en) 1996-03-06

Family

ID=17569705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27645787A Expired - Lifetime JPH0822750B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0822750B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01119525A (en) 1989-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2635313B2 (en) Method for producing silica glass
JPH0822750B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH0755835B2 (en) Method for producing silica glass
JPH01119526A (en) Production of silica glass
JPH01138137A (en) Production of silica glass
JPH0717387B2 (en) Silica glass manufacturing method
JP2504148B2 (en) Method for producing silica glass
JPH02248331A (en) Production of silica glass
JPH0822751B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH01138139A (en) Production of silica glass
JPH01138141A (en) Production of silica glass
JPH0259437A (en) Production of silica glass
JPH03141122A (en) Production of silica glass
JPH01138138A (en) Production of silica glass
JPH0259446A (en) Production of silica glass
JPH0717388B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH01119524A (en) Production of silica glass
JP2621491B2 (en) Method for producing silica glass
JPH01138142A (en) Production of silica glass
JPH02248332A (en) Production of silica glass
JPH03137029A (en) Production of silica glass
JP2621467B2 (en) Method for producing silica glass
JPH01138136A (en) Production of silica glass
JPH01138135A (en) Production of silica glass
JPH03215323A (en) Production of silica glass