JPS58199733A - シリカガラスの低温合成方法 - Google Patents
シリカガラスの低温合成方法Info
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- JPS58199733A JPS58199733A JP8036782A JP8036782A JPS58199733A JP S58199733 A JPS58199733 A JP S58199733A JP 8036782 A JP8036782 A JP 8036782A JP 8036782 A JP8036782 A JP 8036782A JP S58199733 A JPS58199733 A JP S58199733A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- temperature
- heat treatment
- silica glass
- dry gel
- Prior art date
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- Granted
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルコキシドを原料とするゾル−ゲル法によ
って石英ガラスを低温で製造する方法において、気泡の
ない多孔性の乾燥ゲルの製造方法に関する。
って石英ガラスを低温で製造する方法において、気泡の
ない多孔性の乾燥ゲルの製造方法に関する。
石英ガラスは、銅やほう素等の不純物濃度が（１１ＰＰ
ｍ以下の高純度のものがつくられるようになりたため、
ゲルマニウムやシリコンその他の半導体の製造において
、るつぼやボート、拡散炉等々に用いられるようになり
、大いにその有用性が認められている。また、理化学用
のビアカーや光学測定用のセルとしても、石英ガラスは
よく使用され、更に水酸基の少ないものや、光学的均一
性のよいものが開発されたことによって、各種の光学的
用途に使用されるようになり、特に光通信用の石英ガラ
スファイバーは最近注目されている。このように実用的
、工業的に必要性の高い石英ガラスは一般に次の三通り
の方法で製造されている。
ｍ以下の高純度のものがつくられるようになりたため、
ゲルマニウムやシリコンその他の半導体の製造において
、るつぼやボート、拡散炉等々に用いられるようになり
、大いにその有用性が認められている。また、理化学用
のビアカーや光学測定用のセルとしても、石英ガラスは
よく使用され、更に水酸基の少ないものや、光学的均一
性のよいものが開発されたことによって、各種の光学的
用途に使用されるようになり、特に光通信用の石英ガラ
スファイバーは最近注目されている。このように実用的
、工業的に必要性の高い石英ガラスは一般に次の三通り
の方法で製造されている。
リ 一つは天然水晶を洗浄しこれを溶融する方法。
２）高純度８１０ ｔ４または８１１’１４より出発し
てＳ１０！をつくる方法。
てＳ１０！をつくる方法。
３）天然珪砂を溶解する方法（泡を含んだ石英ガラスに
なる。）等である。
なる。）等である。
これらいずれの方法でも、原料費が高価であることや、
高温での処理が必要である等の理由により、石英ガラス
は高価なものになっている。
高温での処理が必要である等の理由により、石英ガラス
は高価なものになっている。
そこで、石英ガラスを安価に製造するために、最近では
石英ガラスをゾル−ゲル法によりアルコキシドから低温
で合成しようという試みが、野上ら（窯業協会誌、８７
．５７．１９７９年）や山桜ら（窯業協会誌、８７，４
５４．１９７９年）によってなされている。こあゾル−
ゲル法は原料のアルコキシドの精製が容易だということ
から純度の高い石英ガラスが得られるということと、製
造コストが従来のものより安価であるという特徴を有し
ている。
石英ガラスをゾル−ゲル法によりアルコキシドから低温
で合成しようという試みが、野上ら（窯業協会誌、８７
．５７．１９７９年）や山桜ら（窯業協会誌、８７，４
５４．１９７９年）によってなされている。こあゾル−
ゲル法は原料のアルコキシドの精製が容易だということ
から純度の高い石英ガラスが得られるということと、製
造コストが従来のものより安価であるという特徴を有し
ている。
このゾル−ゲル法の概略を次に述べる。
シリコンテトラエトキシド、水、エタノール、塩酸を適
当な比に混合し、加水分解１重合反応を促進した後、適
当な容器、シャーレ等に加え、必要ならば加熱しながら
ゲル化、収縮を行う。こうして得られる乾燥ゲルを適当
な方法で加熱処理し、１０００℃程度まで高温処理する
と石英ガラスとなる。この方法においての問題点は、乾
燥ゲルが割れないで得られにくいということと、乾燥ゲ
ルを熱処理する時にクラックが入ったり割れたりするこ
とがあるということである。特に、７００℃〜１０００
℃の間にはげしい体積収縮があり、この時に最も割れ安
く、割れない石英ガラスを得るのが困難であった。割れ
ない乾燥ゲルをつくる方法は、ゲル化の容器、ふたの仕
方、ゲル化温度を適当に選択す、ることにより達成され
るが、７００℃〜１０００℃め熱処理時の、脱水反応を
共なう無孔化による体積収縮及びゲル−ガラス転移によ
るクラックや割れを除く方法が望まれている。
当な比に混合し、加水分解１重合反応を促進した後、適
当な容器、シャーレ等に加え、必要ならば加熱しながら
ゲル化、収縮を行う。こうして得られる乾燥ゲルを適当
な方法で加熱処理し、１０００℃程度まで高温処理する
と石英ガラスとなる。この方法においての問題点は、乾
燥ゲルが割れないで得られにくいということと、乾燥ゲ
ルを熱処理する時にクラックが入ったり割れたりするこ
とがあるということである。特に、７００℃〜１０００
℃の間にはげしい体積収縮があり、この時に最も割れ安
く、割れない石英ガラスを得るのが困難であった。割れ
ない乾燥ゲルをつくる方法は、ゲル化の容器、ふたの仕
方、ゲル化温度を適当に選択す、ることにより達成され
るが、７００℃〜１０００℃め熱処理時の、脱水反応を
共なう無孔化による体積収縮及びゲル−ガラス転移によ
るクラックや割れを除く方法が望まれている。
この方法として、野上らや、山桜らは２０１の小孔と更
に５０〜２００１程度の比較的大きな小孔を多量に持つ
乾燥ゲルが熱処理時に割れにくいという結論を出してい
る。そして、この比較的大きな小孔を多量に持つ乾燥ゲ
ルの製造方法として、６０℃以上ぐらいの高温でゲル化
収縮をする方法を提案している。しかし、この方法では
、収縮中に気泡を多数発生し、光学的にも機械的にも均
一な乾燥ゲルを製造しがたい。
に５０〜２００１程度の比較的大きな小孔を多量に持つ
乾燥ゲルが熱処理時に割れにくいという結論を出してい
る。そして、この比較的大きな小孔を多量に持つ乾燥ゲ
ルの製造方法として、６０℃以上ぐらいの高温でゲル化
収縮をする方法を提案している。しかし、この方法では
、収縮中に気泡を多数発生し、光学的にも機械的にも均
一な乾燥ゲルを製造しがたい。
そこで、本発明の目的は、気泡を発生させないで、比較
的大きな小孔（５０〜２００１程度）を多量に有する乾
燥ゲルの製造方法を提供することである。
的大きな小孔（５０〜２００１程度）を多量に有する乾
燥ゲルの製造方法を提供することである。
ゲル中に気泡の発生する原因は、ゲル化温度が高すぎる
ということと、容器に傷等の不均一な点が有るというこ
とである。容器に関しては不均一にならぬよう表面を仕
上げれば良い。それから、気泡をなくすためにゲル化温
度を下げるというのは、２０１程度の小孔が多く、５０
〜２００１程度の比較的大きな小孔はできに＜＜、熱処
理時に割れ安くなる。そこで、我々は、ゲル固化する時
は比較的低温で行ない気泡を発生させないようにし、収
縮乾燥する時は比較的高温で行ない、５０〜２００１程
度の大きな細孔を有する乾燥ゲルな製造する方法を考案
した。というのは、乾燥ゲルのが一うス度は、ゲル固化
する時の条件にはほとんど影響されず、主に、収縮乾燥
する時の条件に左右されることが種々実験するうちに分
かったので、本発明の二段階の熱処理工程の製造方法な
考案するに致った。
ということと、容器に傷等の不均一な点が有るというこ
とである。容器に関しては不均一にならぬよう表面を仕
上げれば良い。それから、気泡をなくすためにゲル化温
度を下げるというのは、２０１程度の小孔が多く、５０
〜２００１程度の比較的大きな小孔はできに＜＜、熱処
理時に割れ安くなる。そこで、我々は、ゲル固化する時
は比較的低温で行ない気泡を発生させないようにし、収
縮乾燥する時は比較的高温で行ない、５０〜２００１程
度の大きな細孔を有する乾燥ゲルな製造する方法を考案
した。というのは、乾燥ゲルのが一うス度は、ゲル固化
する時の条件にはほとんど影響されず、主に、収縮乾燥
する時の条件に左右されることが種々実験するうちに分
かったので、本発明の二段階の熱処理工程の製造方法な
考案するに致った。
本発明の製造方法を説明する。
すなわち、従来の方法と同様に、シリコンテトラエトキ
シド、水、エタノール、塩酸を混合し、攪拌することに
より加水分解する。この加水分解後の溶液をテフロン等
のシャーレに加え、必要ならば小穴の開いたふたをし、
比較的低温で放置する。この温度は、気泡の発生しない
温度であり、我々の実験によると、高々６０℃程度であ
った。従って実用的な温度範囲として、室温から６０℃
程度までの温度に一定に保ちゲル固化させる。固まって
から、ポーラス度の高い比較的大きな小孔を有する乾燥
ゲルを製造するために、６０℃〜２００℃程度の比較的
高い温度まで昇温し、その温度で一定に保ち収縮乾燥さ
せ乾燥ニゲルとする。
シド、水、エタノール、塩酸を混合し、攪拌することに
より加水分解する。この加水分解後の溶液をテフロン等
のシャーレに加え、必要ならば小穴の開いたふたをし、
比較的低温で放置する。この温度は、気泡の発生しない
温度であり、我々の実験によると、高々６０℃程度であ
った。従って実用的な温度範囲として、室温から６０℃
程度までの温度に一定に保ちゲル固化させる。固まって
から、ポーラス度の高い比較的大きな小孔を有する乾燥
ゲルを製造するために、６０℃〜２００℃程度の比較的
高い温度まで昇温し、その温度で一定に保ち収縮乾燥さ
せ乾燥ニゲルとする。
このようにして得られる乾燥ゲルは、５０〜８０１程度
の比較的大きな細孔を有し、更に気泡の含まれていない
、一定形状の割れていない乾燥ゲルである。この乾燥ゲ
ルは、７００〜１０００℃程度まで熱処理するとガラス
に転移し、この時、クラックや、割れたりはしないで、
完全な形のままの石英ガラスとすることができる。
の比較的大きな細孔を有し、更に気泡の含まれていない
、一定形状の割れていない乾燥ゲルである。この乾燥ゲ
ルは、７００〜１０００℃程度まで熱処理するとガラス
に転移し、この時、クラックや、割れたりはしないで、
完全な形のままの石英ガラスとすることができる。
以下、実施例に従い本発明の詳細な説明する。
実施例１゜
市販のシリコンテトラエトキシドを単蒸留で精製した後
、このシリコンテトラエトキシド４１．６２（α２モル
）に（Ｌ１規定の塩酸水溶液を３６嘱ｔ（。
、このシリコンテトラエトキシド４１．６２（α２モル
）に（Ｌ１規定の塩酸水溶液を３６嘱ｔ（。
、エタノールを４ ｓ を加え、３０分間激しく攪拌し
、加水分解反応を終了させ、この溶液をテフロンシャー
レ（１００■φ）に加え、１５■φの穴を１０個開けた
ふたをして６０℃の恒温槽に仕込んだ。２４時間放置し
た後、６時間かけてゆっくりと９０℃まで昇温した。そ
れから３日間放置した。こうして、気泡の入っていない
、ポーラス度の高い、比較的大きな細孔（５０〜８０１
）を多量に持っている乾燥ゲルが得られた。この乾燥ゲ
ルは、従来通りの熱処理をすることにより割れないで、
５０■φの石英ガラスが得られた。
、加水分解反応を終了させ、この溶液をテフロンシャー
レ（１００■φ）に加え、１５■φの穴を１０個開けた
ふたをして６０℃の恒温槽に仕込んだ。２４時間放置し
た後、６時間かけてゆっくりと９０℃まで昇温した。そ
れから３日間放置した。こうして、気泡の入っていない
、ポーラス度の高い、比較的大きな細孔（５０〜８０１
）を多量に持っている乾燥ゲルが得られた。この乾燥ゲ
ルは、従来通りの熱処理をすることにより割れないで、
５０■φの石英ガラスが得られた。
実施例１
実施例１と同様にシリコンテトラエトキシド。
水、塩酸、エタノールを混合し、加水分解した後その溶
液を１００簡φのテフロンシャーレに加え、１．５■φ
の穴を１０個開けたふたをして５０℃の恒温槽に仕込ん
だ。４０時間放置したＩＩｅ時間かけてゆっくりと９０
℃まで昇温した。それから３日間放置した。こうして気
泡の入っていないポーラス度の高い比較的大きな細孔（
５０〜８０又）を多量に持っている乾燥ゲルが得られた
。この乾燥ゲルは従来通りの熱処理をすることにより割
れないで５０■φの石英ガラスが得られた。
液を１００簡φのテフロンシャーレに加え、１．５■φ
の穴を１０個開けたふたをして５０℃の恒温槽に仕込ん
だ。４０時間放置したＩＩｅ時間かけてゆっくりと９０
℃まで昇温した。それから３日間放置した。こうして気
泡の入っていないポーラス度の高い比較的大きな細孔（
５０〜８０又）を多量に持っている乾燥ゲルが得られた
。この乾燥ゲルは従来通りの熱処理をすることにより割
れないで５０■φの石英ガラスが得られた。
爽施例工
実施例１と同様にシリコンテトラエトキシド。
水、塩酸、エタノールを混合し、加水分解した後、その
溶液を１００簡φのテフロンシャーレに加え、ｔ５ｓＩ
Ｉφの穴を１０個開けたふたをして４０℃の恒温槽に仕
込んだ。４８時間放置した後１０時間かけてゆっくりと
９０℃まで昇温した。それから３日間放置した。こうし
て気泡の入りていないポーラス度の高い比較的大きな細
孔（５０〜８０１）を多量に持っている乾燥ゲルが得ら
れた。この乾燥ゲルは従来通りの熱処理をすることによ
り割れないで５０ｍ＋φの石英ガラスが得られた実施例
４゜ 実施例２と同様に仕込み、始めの恒温槽の温度を６０℃
にし、収縮乾燥の恒温槽の温度を１００℃にして乾燥ゲ
ルを得、熱処理（９３０℃まで）して５０＋＋ｏ＋＋φ
の石英ガラスが得られた。
溶液を１００簡φのテフロンシャーレに加え、ｔ５ｓＩ
Ｉφの穴を１０個開けたふたをして４０℃の恒温槽に仕
込んだ。４８時間放置した後１０時間かけてゆっくりと
９０℃まで昇温した。それから３日間放置した。こうし
て気泡の入りていないポーラス度の高い比較的大きな細
孔（５０〜８０１）を多量に持っている乾燥ゲルが得ら
れた。この乾燥ゲルは従来通りの熱処理をすることによ
り割れないで５０ｍ＋φの石英ガラスが得られた実施例
４゜ 実施例２と同様に仕込み、始めの恒温槽の温度を６０℃
にし、収縮乾燥の恒温槽の温度を１００℃にして乾燥ゲ
ルを得、熱処理（９３０℃まで）して５０＋＋ｏ＋＋φ
の石英ガラスが得られた。
実施例＆
実施例３と同様にして、始めの恒温槽の温度を４０℃に
して、収縮乾燥時の温度を１１０℃にして乾燥ゲルを得
た。同様の９３０℃までの熱処理をして５０■φの石英
ガラスを得た。
して、収縮乾燥時の温度を１１０℃にして乾燥ゲルを得
た。同様の９３０℃までの熱処理をして５０■φの石英
ガラスを得た。
実施例本
実施例５と同様にして、始め恒温槽の温度を４０℃にし
て、収縮乾燥温度を１２０℃にし乾燥ゲルを得た。得ら
れた乾燥ゲルを同様の熱処理をすることにより５１）ｇ
ｓ＋φの石英ガラスを得た。
て、収縮乾燥温度を１２０℃にし乾燥ゲルを得た。得ら
れた乾燥ゲルを同様の熱処理をすることにより５１）ｇ
ｓ＋φの石英ガラスを得た。
以上、実施例で説明したように、本発明の二段階の熱処
理による乾燥ゲルの製造法を行うと、ガラス化する７０
０〜１０００℃の熱処理に耐えて、割れやクラックの入
らない完全な形の石英ガラスとなりつる乾燥ゲルが得ら
れる。このように、本発明によって得られる乾燥ゲル及
びその焼結体である石英ガラスは種々応用が考えられ、
従来の製法による石英ガラスより低コストでできるため
に、更に応用が広がるものと考えられる。
理による乾燥ゲルの製造法を行うと、ガラス化する７０
０〜１０００℃の熱処理に耐えて、割れやクラックの入
らない完全な形の石英ガラスとなりつる乾燥ゲルが得ら
れる。このように、本発明によって得られる乾燥ゲル及
びその焼結体である石英ガラスは種々応用が考えられ、
従来の製法による石英ガラスより低コストでできるため
に、更に応用が広がるものと考えられる。
以上
出願人 株式会社諏訪精工舎
代理人 弁理士 最上 務
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）アルコキシドを原料とするゾル−ゲル法による塊
状シリカガラス（石英ガラス）の低温合成法において、
その前駆体である乾燥ゲルを、二段階の熱処理工程から
製造することを特徴とする塊状シリカガラスの低温合成
。 （２、特許請求の範囲第一項記載の二段階の熱処理工程
のうち、始めの熱処理温度が室温から６０℃であり、後
の熱処理温度が６０℃から２００℃であることを特徴と
する塊状シリカガラスの低温合成。 （３）特許請求の範囲第−項又は第二項記載の二段階の
熱処理工程において、始めの熱処理温度から次の熱処理
温度までの間を、１時間当り１℃から１００℃の昇温ス
ピードで、経続的にあるいは断続的に昇温することを特
徴とする塊状シリカガラスの低温合成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036782A JPS58199733A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | シリカガラスの低温合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036782A JPS58199733A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | シリカガラスの低温合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58199733A true JPS58199733A (ja) | 1983-11-21 |
| JPH0328380B2 JPH0328380B2 (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=13716290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8036782A Granted JPS58199733A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | シリカガラスの低温合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58199733A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191021A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-05-09 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
-
1982
- 1982-05-13 JP JP8036782A patent/JPS58199733A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191021A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-05-09 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
| JPH0142896B2 (ja) * | 1984-09-20 | 1989-09-18 | Seiko Epson Corp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328380B2 (ja) | 1991-04-18 |
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