JPH11147709A - Production of granular silica - Google Patents
Production of granular silicaInfo
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- JPH11147709A JPH11147709A JP31239397A JP31239397A JPH11147709A JP H11147709 A JPH11147709 A JP H11147709A JP 31239397 A JP31239397 A JP 31239397A JP 31239397 A JP31239397 A JP 31239397A JP H11147709 A JPH11147709 A JP H11147709A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、粒状シリカの製造方法
に関し、さらに詳しくは光ファイバー、シリコン単結晶
引き上げ用坩堝、LSIの封止剤等半導体関連分野等に
適した高純度合成石英ガラス製品製造用の粒状シリカを
高収率で得るため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 granular silica, and more particularly to the production of high-purity synthetic quartz glass products suitable for semiconductor-related fields such as optical fibers, crucibles for pulling silicon single crystals, and sealants for LSIs. The present invention relates to a method for producing granular silica for use in a high yield.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体産業、光通信分野等に使用される
石英ガラス製品用原料の粒状シリカは、従来、天然石英
を粉砕して得た粉末が原料として用いられてきたが、天
然石英は良質のものでも種々の金属不純物を含有してお
り、純度、均一性の点で十分満足できるものではなかっ
た。これに対し、特に純度を向上させる手段として四塩
化珪素の酸水素炎中での分解で生じたヒュームを基体に
付着・成長させて得られたヒュームの固まりを用いる酸
水素炎法、テトラアルコキシシラン等の有機珪素化合物
を原料として得られたゲルを用いる、ゾル−ゲル法等が
検討されている。酸水素炎法は、気相反応であるため不
純物の混入は極めて低くできるが、多くのエネルギーを
要し、製造コストが高いという難点がある。一方、ゾル
−ゲル法は低温での液相反応であり、安価に高純度品が
得られるという利点がある。2. Description of the Related Art Granular silica as a raw material for quartz glass products used in the semiconductor industry, the optical communication field, and the like has been conventionally used as a raw material obtained by pulverizing natural quartz. However, it contained various metal impurities and was not satisfactory in terms of purity and uniformity. On the other hand, in particular, as a means for improving purity, an oxyhydrogen flame method using a lump of fume obtained by attaching and growing fumes generated by decomposition of silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame to a substrate, tetraalkoxysilane A sol-gel method using a gel obtained by using an organic silicon compound such as the above as a raw material has been studied. Since the oxyhydrogen flame method is a gas phase reaction, the contamination with impurities can be extremely reduced, but has a disadvantage that it requires a lot of energy and has a high production cost. On the other hand, the sol-gel method is a liquid phase reaction at a low temperature, and has an advantage that a high-purity product can be obtained at low cost.
【0003】しかし、ゾル−ゲル法においても、得られ
たゲルを粉砕する工程、或いはゲル破砕体やこれを焼成
して得た粒状シリカが装置、配管等の内壁を削り取るこ
とに由来する不純物の混入を完全に防ぐことは出来な
い。そこで、特に高純度を要する目的には、上記ゾル−
ゲル法における粉砕工程を省略し、かつ装置、配管等の
内壁を削り取ることの無いよう、粒状で、滑らかな表面
形状を有する粒状シリカを製造する方法が望まれてい
た。かかる目的には、テトラアルコキシシランを加水分
解して得たゾル水溶液のゲル化の段階でゲルを粒状化
し、乾燥して凝集のない粒状の乾燥ゲルを効率よく得、
さらにこれを焼成して粒状シリカとすることが必要とな
る。However, also in the sol-gel method, a step of pulverizing the obtained gel, or a crushed gel or granular silica obtained by calcining the gel, removes impurities derived from scraping the inner walls of equipment, piping and the like. The contamination cannot be completely prevented. Therefore, the above-mentioned sol-
There has been a demand for a method for producing granular silica having a granular and smooth surface shape so as to omit the pulverizing step in the gel method and not to scrape the inner walls of the apparatus, piping, etc. For this purpose, the gel is granulated at the stage of gelation of the sol aqueous solution obtained by hydrolyzing the tetraalkoxysilane, and dried to obtain a granular dry gel efficiently without aggregation,
Further, it is necessary to bake this to obtain granular silica.
【0004】なお、上記の目的で使用される粒状シリカ
は、ハンドリング性等の点から、数十〜数百μm程度の
粒径のものが好適に用いられている。即ち、本発明の目
的とするところは、数十〜数百μm程度の高純度粒状シ
リカを高収率で得ることである。[0004] Granular silica used for the above-mentioned purpose preferably has a particle size of about several tens to several hundreds of µm from the viewpoint of handling properties and the like. That is, an object of the present invention is to obtain high-purity granular silica of about several tens to several hundreds μm in high yield.
【0005】テトラアルコキシシランからゾル−ゲル法
により粒状シリカを製造する方法としては、 水に不溶の有機溶媒とゾル水溶液を界面活性剤の存在
下にW/Oエマルジョンとし、ゲル化反応を行う方法
(特開平01−103904)、 ゾル水溶液を振動流動乾燥機中で乾燥させながら粉砕
する方法(特開平01−234318)、等が知られて
いる。As a method for producing granular silica from a tetraalkoxysilane by a sol-gel method, there is a method in which a water-insoluble organic solvent and an aqueous sol solution are converted into a W / O emulsion in the presence of a surfactant to carry out a gelling reaction. (JP-A-01-103904) and a method of pulverizing an aqueous sol solution while drying it in a vibrating fluidized drier (JP-A-01-234318) are known.
【0006】これらのうち、は、安定したW/Oエマ
ルジョンを得るためには、界面活性剤の添加が必要であ
る。かかる界面活性剤は、得られたゲルを乾燥・焼成し
て粒状シリカとする課程で、カーボン成分として残留す
る可能性があり、高純度の粒状シリカの製造方法として
適切ではない。またW/O型エマルジョンとするため、
得られる粒状シリカの粒径は通常、0.1〜数μmであ
り、本発明の目的とする用途には、粒径が小さすぎる。
一方の方法は、ゲル化の段階で機械的な粉砕を行うも
のであり、やはり不純物の混入を完全に防ぐことが出来
ない。[0006] Among them, in order to obtain a stable W / O emulsion, it is necessary to add a surfactant. Such a surfactant may remain as a carbon component in the process of drying and calcining the obtained gel to obtain granular silica, and is not suitable as a method for producing high-purity granular silica. In order to make it a W / O emulsion,
The particle size of the obtained granular silica is usually from 0.1 to several μm, and the particle size is too small for the intended use of the present invention.
In one method, mechanical pulverization is performed at the gelation stage, and it is still impossible to completely prevent impurities from being mixed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従って、テトラアルコ
キシシランからゾル−ゲル法により粒状シリカを製造す
る方法として、界面活性剤等の添加剤を使用することな
く、また機械的な粉砕を行うことなくゲル化が可能で、
且つ凝集のない、滑らかな表面形状を有する粒状シリカ
を高収率で製造する方法が望まれていた。Therefore, as a method for producing granular silica from a tetraalkoxysilane by a sol-gel method, there is no need to use additives such as a surfactant and to carry out mechanical pulverization. Gelation is possible,
A method for producing granular silica having a smooth surface shape without agglomeration in high yield has been desired.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の解決のために鋭意検討を重ねた結果、テトラアルコキ
シシランを加水分解して得たゾル水溶液に、特定の有機
溶媒を混合、攪拌しながらゲル化を行うことにより、上
記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成する
に至った。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, mixed a specific organic solvent with a sol aqueous solution obtained by hydrolyzing tetraalkoxysilane, It has been found that the above problem can be solved by performing gelation while stirring, and the present invention has been completed.
【0009】即ち、本発明は、テトラアルコキシシラン
を加水分解してゾル水溶液とし、これをゲル化し、乾燥
して乾燥ゲルとし、次いで焼成する粒状シリカの製造方
法において、テトラアルコキシシランを加水分解して得
たゾル水溶液と、水に相溶しない有機溶媒とを混合、攪
拌してW/O型懸濁液とし、次いで攪拌しながらゾル水
溶液をゲル化させることを特徴とする粒状シリカの製造
方法である。That is, the present invention provides a method for producing granular silica in which tetraalkoxysilane is hydrolyzed to form an aqueous sol solution, which is gelled, dried to form a dry gel, and then calcined. A method for producing granular silica, comprising mixing and stirring an aqueous sol solution obtained above and an organic solvent incompatible with water to form a W / O suspension, and then gelling the aqueous sol solution with stirring. It is.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用するテトラアルコキシシランは、テトラメ
トキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキ
シシラン、テトラブトキシシラン、テトラペントキシシ
ラン、テトラヘキシロキシシラン等が挙げられるが、好
ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基を有するものであ
り、特にテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン
が反応速度が大きいため好ましい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The tetraalkoxysilane used in the present invention includes tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapentoxysilane, tetrahexyloxysilane, etc., and is preferably an alkoxy having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable to use tetramethoxysilane and tetraethoxysilane because the reaction rate is high.
【0011】本発明において、テトラアルコキシシラン
を加水分解してゾル水溶液を得る方法としては、テトラ
アルコキシシランと水、及び必要に応じて触媒、アルコ
ールを添加した混合物を5〜50℃、好ましくは20〜
40℃の一定温度に保ち、攪拌すればよい。水は、テト
ラアルコキシシランに対し1倍当量から20倍当量程度
仕込み、静置もしくは攪拌下、加水分解反応を進行さ
せ、ゾル水溶液とする。なお、加水分解反応の進行に伴
い、水が消費されるので、反応途中に水を追加しても良
い。また高純度の粒状シリカを製造する目的に対して
は、水はイオン交換水、或いは超純水を用いることが好
ましい。また触媒は、反応を促進する目的で適宜添加し
ても良い。かかる触媒としては、金属を含まない触媒が
好ましく、塩酸、炭酸、酢酸、又はアンモニア水等が好
ましい。またアルコールは、テトラアルコキシシランと
水との相溶化のために適宜添加しても良いが、テトラア
ルコキシシランの加水分解反応が進行するにつれてアル
コールが生成するので、必ずしも添加する必要はない。
かかるアルコールとしては、メタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノール等が挙げられる。In the present invention, as a method for obtaining an aqueous sol solution by hydrolyzing tetraalkoxysilane, a mixture containing tetraalkoxysilane and water, and if necessary, a catalyst and an alcohol are added at 5 to 50 ° C., preferably 20 to 50 ° C. ~
What is necessary is just to keep stirring at a constant temperature of 40 ° C. and to stir. Water is charged about 1 to 20 equivalents with respect to the tetraalkoxysilane, and the hydrolysis reaction is allowed to proceed under standing or stirring to form an aqueous sol solution. Since water is consumed as the hydrolysis reaction proceeds, water may be added during the reaction. For the purpose of producing high-purity granular silica, it is preferable to use ion-exchanged water or ultrapure water as the water. Further, a catalyst may be appropriately added for the purpose of accelerating the reaction. As such a catalyst, a catalyst containing no metal is preferable, and hydrochloric acid, carbonic acid, acetic acid, or aqueous ammonia is preferable. The alcohol may be appropriately added for compatibilization of the tetraalkoxysilane with water, but is not necessarily added because the alcohol is generated as the hydrolysis reaction of the tetraalkoxysilane proceeds.
Such alcohols include methanol, ethanol,
And propanol and butanol.
【0012】本発明において、ゾル水溶液をゲル化させ
る際、水に相溶しない有機溶媒をゾル水溶液に混合、攪
拌することが特に重要である。具体的には、20℃にお
ける水に対する溶解度が5w/w%以下のものが特に好
ましく使用できる。水に対する溶解度が5w/w%以下
の場合は、ゾル水溶液と混合してゲル化させる際、容易
にW/O型の懸濁液を得ることができ、収率よく粒状ゲ
ルとすることができる。また得られるゲルに含まれる溶
剤成分が少ないため、続いて行われる乾燥・焼成工程の
後にカーボン成分として残留する可能性が小さく、好ま
しい。In the present invention, when the aqueous sol solution is gelled, it is particularly important to mix and stir an organic solvent that is not compatible with water into the aqueous sol solution. Specifically, those having a solubility in water at 20 ° C. of 5 w / w% or less can be particularly preferably used. When the solubility in water is 5 w / w% or less, when mixed with an aqueous sol solution to form a gel, a W / O-type suspension can be easily obtained, and a granular gel can be obtained with high yield. . Further, since the obtained gel contains a small amount of solvent components, the possibility of remaining as a carbon component after the subsequent drying / firing step is small, which is preferable.
【0013】また、本発明の方法により得られる粒状シ
リカの粒径制御、或いは収率向上の目的には、以下に述
べる有機溶媒を使用することが特に好ましい。For the purpose of controlling the particle size of the granular silica obtained by the method of the present invention or improving the yield, it is particularly preferable to use an organic solvent described below.
【0014】即ち、本発明に使用する有機溶媒は、表面
張力が33dyn/cm以下である事が好ましい。ゾル
水溶液の表面張力は35〜45dyn/cm程度である
ため、ゾル水溶液よりも低い表面張力の有機溶媒と混合
すればゾル水溶液は液滴になりやすく、W/O型の懸濁
液を容易に得ることができる。従って、表面張力が33
dyn/cm以下の有機溶媒を用いることで、高収率
で、シャープな粒度分布を持つ粒状ゲルを得ることがで
きる。また、ゾル水溶液との表面張力の差が大きいほ
ど、得られるゲルの粒径を小さくすることができる。That is, the organic solvent used in the present invention preferably has a surface tension of 33 dyn / cm or less. Since the surface tension of the sol aqueous solution is about 35 to 45 dyn / cm, if mixed with an organic solvent having a surface tension lower than that of the sol aqueous solution, the sol aqueous solution easily becomes droplets, and the W / O type suspension can be easily formed. Obtainable. Therefore, the surface tension is 33
By using an organic solvent of dyn / cm or less, a granular gel having a sharp particle size distribution can be obtained with a high yield. In addition, the larger the difference between the surface tension and the aqueous sol solution, the smaller the particle size of the obtained gel can be.
【0015】また、本発明に使用する有機溶媒は、ポリ
マーハンドブック 3rd.Ed.,ジョン ワイリィ
アンド サンズ.インク.,1989,VII.ソル
ビリティ パラメーター バリューズ(Poymer Handboo
k 3rd.Ed.,John Wiley & Sons.Inc.,1989,VII.SOLUBILI
TY PARAMETER VALUES)の項に記載されている水素結合
強度が『medium』である溶剤が好ましく、具体的
に例示すると、ケトン類、エステル類、エーテル類の有
機溶媒の中から選ばれた1種又は2種類以上の有機溶媒
である。なお、水素結合強度とは、化合物の分子構造、
すなわち官能基の種類に起因する水素結合による分子間
相互作用の強弱を示したものであり、分子の凝集エネル
ギーの1/2乗で定義される溶解度パラメータと併せ
て、異種化合物間の相溶性の尺度として用いられるもの
である。かかる有機溶媒は、ゾル水溶液に対し適度な親
和性を有するため、ゾル水溶液と混合した際、安定した
W/O型懸濁液が生成すると考えられる。かかる有機溶
媒を混合、攪拌することで、ゾル水溶液と有機溶媒のW
/O型懸濁液を容易に得ることができ、ゾル水溶液を液
滴状のままゲル化することで、ゾル水溶液を高収率で、
所望の粒径の、凝集のない、かつ滑らかな表面形状を有
する粒状ゲルとすることが出来る。The organic solvent used in the present invention is described in Polymer Handbook 3rd. Ed. , John Wylie and Sons. ink. , 1989, VII. Solubility parameter values (Poymer Handboo
k 3rd.Ed., John Wiley & Sons. Inc., 1989, VII.SOLUBILI
TY PARAMETER VALUES) is preferably a solvent having a hydrogen bond strength of “medium” described in the paragraph of “TY PARAMETER VALUES”, specifically, one or more selected from organic solvents such as ketones, esters, and ethers. Two or more organic solvents. Note that the hydrogen bond strength refers to the molecular structure of a compound,
In other words, it indicates the strength of intermolecular interaction due to the hydrogen bond caused by the type of the functional group. In addition to the solubility parameter defined by the half power of the cohesive energy of the molecule, the compatibility between heterogeneous compounds is shown. It is used as a scale. Since such an organic solvent has an appropriate affinity for the sol aqueous solution, it is considered that when mixed with the sol aqueous solution, a stable W / O suspension is generated. By mixing and stirring such an organic solvent, the sol aqueous solution and W of the organic solvent are mixed.
/ O type suspension can be easily obtained, and the sol aqueous solution is gelled in the form of droplets, so that the sol aqueous solution can be obtained in high yield,
A granular gel having a desired particle size, without aggregation, and having a smooth surface shape can be obtained.
【0016】本発明に使用する有機溶媒は、上記の各条
件を満足するものが特に好ましく、これらを具体的に例
示すると、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテ
ル、ジエチルカーボネート、ジエチルケトン、メチルn
−ブチルケトン、ジn−プロピルケトン、メチルイソブ
チルケトン、ジイソブトルケトン、n−プロピルアセテ
ート、n−ブチルアセテート、n−アミルアセテート、
イソブチルアセテート、イソプロピルアセテート、イソ
アミルアセテート、エチルプロピオネート、n−ブチル
プロピオネート、イソアミルプロピオネート、メチルブ
チレート、エチルブチレート、イソアミルブチレート、
イソホロン等が挙げられる。なお、ゲル化後の乾燥、焼
成により上記溶剤を完全に除去するためには、揮発性、
及び熱分解性の良好なジエチルカーボネート或いはジエ
チルケトンが特に好ましい。The organic solvent used in the present invention particularly preferably satisfies the above-mentioned conditions. Specific examples thereof include isopropyl ether, n-butyl ether, diethyl carbonate, diethyl ketone, methyl n
-Butyl ketone, di-n-propyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutroketone, n-propyl acetate, n-butyl acetate, n-amyl acetate,
Isobutyl acetate, isopropyl acetate, isoamyl acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, isoamyl butyrate,
Isophorone and the like. In addition, in order to completely remove the solvent by drying and firing after gelation, volatile,
Diethyl carbonate or diethyl ketone, which has good thermal decomposability, is particularly preferable.
【0017】本発明において、かかる有機溶媒の混合量
は特に制限されないが、ゾル水溶液100容量部に対
し、50〜200容量部程度用いるのが好ましい。有機
溶媒の混合量が前記範囲内であれば、ゲル化前後の攪拌
に要する動力の変動が小さく、粒状ゲル粒子の粒径制御
が容易である。In the present invention, the mixing amount of the organic solvent is not particularly limited, but it is preferable to use about 50 to 200 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the sol aqueous solution. When the mixing amount of the organic solvent is within the above range, the fluctuation in power required for stirring before and after gelation is small, and the particle size control of the granular gel particles is easy.
【0018】本発明において使用する容器及び攪拌装置
は、ゾル水溶液を液滴状に維持してゲル化させる目的か
ら、少なくともその表面がポリエチレン、ポリプロピレ
ン、テフロン等の疎水性材料により構成されていること
が好ましい。また前記有機溶媒を混合した後の攪拌条件
は、ゲル化を行う反応容器及び攪拌機構により異なる
が、安定したW/O型懸濁液を形成する程度の攪拌、例
えば、200〜600rpmの範囲から採用すればよ
い。1例を挙げれば、内径90mmφ、高さ150mm
の円筒型容器、及び75×20mmの長方形の羽根が2
枚付いた撹拌羽根を用い、ゾル水溶液と有機溶媒の合計
量が約300gである場合は、250〜350rpm程
度の撹拌速度で撹拌すれば良い。At least the surface of the container and the stirring device used in the present invention is made of a hydrophobic material such as polyethylene, polypropylene, and Teflon for the purpose of maintaining the sol aqueous solution in the form of droplets and gelling. Is preferred. The stirring conditions after mixing the organic solvent vary depending on the reaction vessel and the stirring mechanism for gelation, but stirring to the extent that a stable W / O suspension is formed, for example, from the range of 200 to 600 rpm. Adopt it. If one example is given, inner diameter 90mmφ, height 150mm
Cylindrical container and 75 × 20 mm rectangular blades
When the total amount of the sol aqueous solution and the organic solvent is about 300 g by using the attached stirring blade, the stirring may be performed at a stirring speed of about 250 to 350 rpm.
【0019】本発明において、ゲル化の条件は任意に選
択でき、一般的には20〜80℃で10分〜6時間程度
の条件でゲル化すれば良い。また、高純度の粒状シリカ
を得るためには、焼成段階で完全に残留アルコキシ基を
揮発させるのに十分な大きさの細孔径を持つ粒状ゲルを
得ることが好ましい。かかる目的に対しては、アンモニ
ア水等のアルカリ触媒を用い、ゲル化を40〜60℃で
30〜60分程度行うことが特に好ましい。In the present invention, gelling conditions can be arbitrarily selected. Generally, gelation may be performed at 20 to 80 ° C. for about 10 minutes to 6 hours. In addition, in order to obtain high-purity granular silica, it is preferable to obtain a granular gel having a pore size large enough to completely volatilize residual alkoxy groups in the firing step. For this purpose, it is particularly preferable to perform gelation at 40 to 60 ° C. for about 30 to 60 minutes using an alkaline catalyst such as aqueous ammonia.
【0020】本発明において、粒状ゲルの粒径は、ゾル
水溶液の調製に用いる水の添加量、ゲル化の際に用いる
有機溶媒の種類、及び攪拌条件等により制御でき、乾燥
後の粒径が80〜700μm程度の粒径の粒状ゲルを得
ることが出来る。In the present invention, the particle size of the granular gel can be controlled by the amount of water used for preparing the aqueous sol solution, the type of organic solvent used for gelation, stirring conditions, and the like. A granular gel having a particle size of about 80 to 700 μm can be obtained.
【0021】本発明により得られた粒状ゲルは、粉砕工
程を経ることなく、乾燥、焼成を行えば粒状シリカを得
ることが出来る。かかる乾燥は、残留溶剤及び水分を除
去する目的で行われ、減圧機構と加熱機構を備えた装置
であれば特に制限されず使用できる。具体的な乾燥機を
例示すれば、バッチ式の真空乾燥機、コニカルドライヤ
ー、円筒型乾燥機等が挙げられる。The granular gel obtained by the present invention can be dried and calcined to obtain granular silica without going through a pulverizing step. Such drying is performed for the purpose of removing the residual solvent and moisture, and may be used without particular limitation as long as the apparatus has a pressure reducing mechanism and a heating mechanism. Specific examples of the dryer include a batch-type vacuum dryer, a conical dryer, and a cylindrical dryer.
【0022】本発明により得られた粒状の乾燥ゲルは、
続いて焼成を行い、残留シラノール基及び水分を完全に
除去し、閉孔させ粒状シリカとする。焼成炉は、静置
式、流動層式、又は移動層式のいずれの方法でも良く、
必要に応じ空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスを
流通させながら、1000〜1300℃の温度下で焼成
すれば良い。なお、焼成によりゲルは収縮するため、本
発明の方法で得られる粒状シリカの粒径は、40〜50
0μm程度となる。The granular dry gel obtained according to the present invention is
Subsequently, baking is performed to completely remove residual silanol groups and moisture, and pores are closed to obtain granular silica. The firing furnace may be any of a stationary type, a fluidized bed type, or a moving bed type,
The firing may be performed at a temperature of 1000 to 1300 ° C. while flowing a gas such as air, nitrogen, argon, or helium as needed. Since the gel shrinks by firing, the particle size of the granular silica obtained by the method of the present invention is 40 to 50.
It is about 0 μm.
【0023】[0023]
【効果】本発明は、テトラアルコキシシランを加水分解
して得たゾル水溶液に、水に相溶しない有機溶媒を混
合、撹拌してW/O型懸濁液とし、ゾル水溶液をゲル化
させることを特徴とする粒状シリカの製造方法であり、
ゲル化の段階で粒状化を行い、凝集のない粒径80〜7
00μm程度の、滑らかな表面形状を有する粒状ゲルが
得られるため、粉砕工程を必要とせず、そのまま焼成を
行い粒径40〜500μm程度の粒状シリカを得ること
が出来る。また、界面活性剤等の添加剤を使用したり、
機械的な粉砕をする必要がなく、製造工程での不純物の
混入をほぼ完全に除去することが可能であり、且つ高収
率で粒状シリカを製造できる。According to the present invention, an aqueous solvent insoluble in water is mixed with an aqueous sol solution obtained by hydrolyzing tetraalkoxysilane and stirred to form a W / O suspension, and the aqueous sol solution is gelled. A method for producing granular silica, characterized by the fact that
Granulation is performed at the gelation stage, and the particle size is 80 to 7 without aggregation.
Since a granular gel having a smooth surface shape of about 00 μm can be obtained, it is possible to obtain a granular silica having a particle size of about 40 to 500 μm by directly firing without requiring a pulverizing step. Also, using additives such as surfactants,
It is not necessary to mechanically pulverize, it is possible to almost completely remove impurities from being mixed in the production process, and it is possible to produce granular silica in high yield.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to Examples, but it should be understood that the present invention is by no means restricted to such specific Examples.
【0025】実施例1〜7、比較例1〜3 内径90mmφ、高さ150mmの円筒形ポリプロピレ
ン製容器に、テトラメトキシシラン60g、及びテトラ
メトキシシランに対し10倍当量の0.01%アンモニ
ア水を投入し、75×20mmのテフロン製攪拌羽根で
200rpmの速度で攪拌し、20℃、60分反応させ
てゾル水溶液を得た。続いて表1.に示した有機溶媒
を、ゾル水溶液と同量の容積分投入し、300rpm、
60℃、60分の条件でゲル化させた。得られた粒状の
シリカゲルを濾過し、真空乾燥機にて100℃8時間、
160℃2時間の条件で乾燥させた。得られた乾燥粒状
ゲルを、適当な開口径のメッシュで篩い、乾燥粒状ゲル
を分離して重量をはかり、収率を算出した。また乾燥粒
状ゲルを、ビデオマイクロスコープにて観察し、形状の
観察、凝集の有無、及び粒径の測定を行った。一連の測
定結果を表1.に併せて示した。実施例1〜5で得られ
た乾燥粒状ゲルは、90〜400μmの凝集のない、球
〜楕円状の滑らかな表面形状を有する粒状体であった。
また、実施例6,7で得られた乾燥粒状ゲルは、一部塊
状となり、乾燥粒状ゲルの収率は80〜72%となっ
た。また乾燥粒状ゲルの一部が凝集した状態で得られ
た。これらについては続いて焼成を行い、粒状シリカと
した。粒状化ができなかった比較例1〜3の乾燥ゲルに
ついては、焼成を行わなかった。実施例4の乾燥粒状ゲ
ルの形状を、図1.に示した。Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 A cylindrical polypropylene container having an inner diameter of 90 mmφ and a height of 150 mm was charged with 60 g of tetramethoxysilane and 0.01 times the amount of 0.01% ammonia water equivalent to 10 times the amount of tetramethoxysilane. It was charged, stirred at a speed of 200 rpm with a 75 × 20 mm Teflon stirring blade, and reacted at 20 ° C. for 60 minutes to obtain an aqueous sol solution. Subsequently, Table 1. The organic solvent shown in the above was charged in the same volume as the aqueous sol solution, and the
Gelation was performed at 60 ° C. for 60 minutes. The obtained granular silica gel was filtered and dried at 100 ° C. for 8 hours in a vacuum dryer.
It was dried at 160 ° C. for 2 hours. The obtained dried granular gel was sieved with a mesh having an appropriate opening diameter, the dried granular gel was separated, weighed, and the yield was calculated. The dried granular gel was observed with a video microscope, and the shape was observed, the presence or absence of aggregation, and the particle size were measured. Table 1 shows a series of measurement results. Are also shown. The dry granular gels obtained in Examples 1 to 5 were granular bodies having a smooth surface shape of spherical to elliptical shape without aggregation of 90 to 400 μm.
In addition, the dried granular gels obtained in Examples 6 and 7 were partially agglomerated, and the yield of the dried granular gel was 80 to 72%. Further, a part of the dried granular gel was obtained in an agglomerated state. These were subsequently fired to obtain granular silica. The dried gels of Comparative Examples 1 to 3 that could not be granulated were not fired. The shape of the dried granular gel of Example 4 is shown in FIG. It was shown to.
【0026】焼成は、実施例1〜7で得られた乾燥粒状
ゲルを石英製坩堝に入れ、室温から800℃までを2℃
/分、800℃から1250℃までを4℃/分で昇温
し,1250℃で2時間保持する条件で行った。焼成後
の粒状シリカの粒径、及び気泡の有無はビデオマイクロ
スコープによる観察により求め、黒点数は、焼成後の粒
状シリカ2.5gを白紙の上に広げ、目視により黒点数
をカウントして求めた。その結果、得られた粒状シリカ
は、粒径が40〜500μmであり、黒点として検出さ
れる異常粒子或いは気泡の混入は全くみられなかった。
また実施例4の粒状シリカについて、FT−IRによる
残留ヒドロキシ基の分析を行った結果、ヒドロキシ基は
80ppm以下であった。In the firing, the dried granular gels obtained in Examples 1 to 7 were placed in a quartz crucible and heated from room temperature to 800 ° C. at 2 ° C.
The temperature was raised from 800 ° C. to 1250 ° C. at a rate of 4 ° C./min, and the temperature was maintained at 1250 ° C. for 2 hours. The particle size of the fired granular silica and the presence or absence of air bubbles are determined by observation with a video microscope. The number of black spots is determined by spreading 2.5 g of the fired granular silica on white paper and counting the number of black spots visually. Was. As a result, the obtained granular silica had a particle size of 40 to 500 μm, and no extraneous particles or bubbles detected as black spots were mixed.
The granular silica of Example 4 was analyzed for residual hydroxy groups by FT-IR, and as a result, the content of hydroxy groups was 80 ppm or less.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【図1】 図1は実施例4で得た乾燥ゲルをビデオマイ
クロスコープにより撮影した粒子形状を示す写真であ
る。FIG. 1 is a photograph showing the particle shape of the dried gel obtained in Example 4 taken with a video microscope.
Claims (1)
ル水溶液とし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルと
し、次いで焼成する粒状シリカの製造方法において、テ
トラアルコキシシランを加水分解して得たゾル水溶液
と、水に相溶しない有機溶媒とを混合、攪拌してW/O
型懸濁液とし、次いで攪拌しながらゾル水溶液をゲル化
させることを特徴とする粒状シリカの製造方法。1. A method for producing granular silica in which tetraalkoxysilane is hydrolyzed to form an aqueous sol solution, which is gelled, dried to form a dry gel, and then calcined, the sol obtained by hydrolyzing tetraalkoxysilane. An aqueous solution and an organic solvent that is incompatible with water are mixed and stirred to form a W / O
A method for producing granular silica, comprising forming a mold suspension and then gelling the aqueous sol solution with stirring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31239397A JPH11147709A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Production of granular silica |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31239397A JPH11147709A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Production of granular silica |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11147709A true JPH11147709A (en) | 1999-06-02 |
Family
ID=18028716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31239397A Pending JPH11147709A (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Production of granular silica |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11147709A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016539903A (en) * | 2013-11-26 | 2016-12-22 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | Process for producing inorganic particulate material |
RU2759942C2 (en) * | 2017-01-18 | 2021-11-18 | Эвоник Оперейшенс ГмбХ | Granular heat-insulating material and its production method |
-
1997
- 1997-11-13 JP JP31239397A patent/JPH11147709A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016539903A (en) * | 2013-11-26 | 2016-12-22 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | Process for producing inorganic particulate material |
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