JPS59131538A - 石英ガラスの製造法 - Google Patents
石英ガラスの製造法Info
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- JPS59131538A JPS59131538A JP651483A JP651483A JPS59131538A JP S59131538 A JPS59131538 A JP S59131538A JP 651483 A JP651483 A JP 651483A JP 651483 A JP651483 A JP 651483A JP S59131538 A JPS59131538 A JP S59131538A
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- quartz glass
- gel
- sol
- silica
- alkyl
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- Pending
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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)
- Glass Compositions (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、石英ガラスの製造法に関り、さらに詳しくは
、アルキルシリケートおよび微粉末シリカを主原料とす
るゾル−ゲル法による低湿での石英ガラスの製造法にお
いて、原料混合後のゾル状態で、この溶液に遠心力等に
よって加圧した後ゲル化させる透明で均質な石英ガラス
の製造法に関する。
、アルキルシリケートおよび微粉末シリカを主原料とす
るゾル−ゲル法による低湿での石英ガラスの製造法にお
いて、原料混合後のゾル状態で、この溶液に遠心力等に
よって加圧した後ゲル化させる透明で均質な石英ガラス
の製造法に関する。
石英ガラスの有用性について触れると、近年、石英ガラ
スは、銅やホウ素等の不純物濃度が０１ｐｐｍ以下の高
純度のものが作られるようになったため、ゲルマニウム
、シリコンその他の半導体の製造においてルツボやボー
ド、拡散炉などに用いられるようになり、また、理化学
用ビーカー、光学測定用のセルとしてもよく使用され、
さらに水酸基の少ないもの、および光学的均一性のよい
ものが開発され、各種の光学的用途に使用され、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
。しかし、以上のように必要性の高い石英ガラスも、現
在の製造方法では、原料費が高価なことおよび高温での
処理が要求されるなどのために、たいへん高価なものに
なっている。
スは、銅やホウ素等の不純物濃度が０１ｐｐｍ以下の高
純度のものが作られるようになったため、ゲルマニウム
、シリコンその他の半導体の製造においてルツボやボー
ド、拡散炉などに用いられるようになり、また、理化学
用ビーカー、光学測定用のセルとしてもよく使用され、
さらに水酸基の少ないもの、および光学的均一性のよい
ものが開発され、各種の光学的用途に使用され、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
。しかし、以上のように必要性の高い石英ガラスも、現
在の製造方法では、原料費が高価なことおよび高温での
処理が要求されるなどのために、たいへん高価なものに
なっている。
そこで石英ガラスの安価な製造の可能性を期待され、最
近、特に注目をあびているのが、ゾル−ゲル法による低
湿での石英ガラスの製造法である。
近、特に注目をあびているのが、ゾル−ゲル法による低
湿での石英ガラスの製造法である。
このゾル−ゲル法による石英ガラスの製造法について簡
単に説明すると次のとおりである。
単に説明すると次のとおりである。
適当なアルキルシリケート５１（ｏＲ）、（Ｒは炭素数
が１〜１０のアルキル基）、適当なアルコ−ル溶液（含
水）および微粉末シリカを混合し、シリカゾルとし、溶
媒濃縮あるいは加熱などの処理によって、シリカゲルと
する。ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に入れ所定
のプログラムにより、焼結を行ない石英ガラスとする。
が１〜１０のアルキル基）、適当なアルコ−ル溶液（含
水）および微粉末シリカを混合し、シリカゾルとし、溶
媒濃縮あるいは加熱などの処理によって、シリカゲルと
する。ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に入れ所定
のプログラムにより、焼結を行ない石英ガラスとする。
以上が、ゾル−ゲル法による石英ガラスの製造法であり
、この製造法の特徴としては、１）水晶を原料として高
温溶融法で作る場合に比べ、低温で製造できるため省エ
ネルギー的である。
、この製造法の特徴としては、１）水晶を原料として高
温溶融法で作る場合に比べ、低温で製造できるため省エ
ネルギー的である。
２）原料が精製容易なため、高純度のガラスが得られる
。
。
３）粘性の低い溶液を原料として用いるために、均一性
の高いガラスが得られる。
の高いガラスが得られる。
などがあけられ、このような大変優れた特徴を有するた
め、この方法を利用しての石英ガラスの製造に関しては
、さまざまな所で幅広く研究されている。
め、この方法を利用しての石英ガラスの製造に関しては
、さまざまな所で幅広く研究されている。
しかしながら、これまでに発表されている資料などによ
ると、種々の問題点があり、実用化までは至っていない
のが、現状である。
ると、種々の問題点があり、実用化までは至っていない
のが、現状である。
それらの問題点の一つは、原料を混合する際に機械的に
かなり激しく攪拌するために、シリカゾル中に気泡が、
発生し、その気泡を取り込んだ状態でゲル化することで
ある。この気泡は、乾燥ゲル中にも残存し、また焼結の
際にも、除去することはできず、焼結の際の失透、発泡
の原因となったり、石英ガラスの品質を落とし用遼の範
囲を著しく狭く限定してしまうのである。
かなり激しく攪拌するために、シリカゾル中に気泡が、
発生し、その気泡を取り込んだ状態でゲル化することで
ある。この気泡は、乾燥ゲル中にも残存し、また焼結の
際にも、除去することはできず、焼結の際の失透、発泡
の原因となったり、石英ガラスの品質を落とし用遼の範
囲を著しく狭く限定してしまうのである。
そこで、本発明の目的は、シリカゾル中から、気泡を除
去し、気泡の存在しない乾燥ゲルを紅る透明、均質な石
英ガラスの製造方法を提供することである。
去し、気泡の存在しない乾燥ゲルを紅る透明、均質な石
英ガラスの製造方法を提供することである。
前述の条件を満たすような石英ガラスの製造方法として
、次に示す方法を考案した。
、次に示す方法を考案した。
スナわち、エチルシリケート、水、アルコール、塩酸、
微粉末シリカ（例えば（商品名） Ａｅｒｏｓｉｌ（Ｄ
ｅｇｕｓｓａ社） 、Ｆｒａｎｓｉｌ （Ｆｒａｎｓｎ
１社）１Ｃａ ｂ −ｏ −Ｓ ｉ １ （Ｏａ ｂ
ｏ を社）、Ｄ 、 Ｃ、５ｉｌｉｃａ（Ｄｏ、ｗ
Ｃａｒｎｉｎｇ社）およびＡｒｃ ５ｉｌｉｃａ（ｐ
ｐａ社）ｅ、ｔ、Ｃ）および場合によってはアンモニア
水を混合し、シリカゾルとする。ここで攪拌、超音波、
濾過などの操作を加えた後、遠心力（例えば遠心分離器
など）などにより加圧し、気泡を抜くという方法である
。
微粉末シリカ（例えば（商品名） Ａｅｒｏｓｉｌ（Ｄ
ｅｇｕｓｓａ社） 、Ｆｒａｎｓｉｌ （Ｆｒａｎｓｎ
１社）１Ｃａ ｂ −ｏ −Ｓ ｉ １ （Ｏａ ｂ
ｏ を社）、Ｄ 、 Ｃ、５ｉｌｉｃａ（Ｄｏ、ｗ
Ｃａｒｎｉｎｇ社）およびＡｒｃ ５ｉｌｉｃａ（ｐ
ｐａ社）ｅ、ｔ、Ｃ）および場合によってはアンモニア
水を混合し、シリカゾルとする。ここで攪拌、超音波、
濾過などの操作を加えた後、遠心力（例えば遠心分離器
など）などにより加圧し、気泡を抜くという方法である
。
従来４ま、この操作を行なわなかったので、原料を混合
し、攪拌する際に多くの気泡がはいった０超音波をかけ
ることで、それらの気泡は幾分かは、除去できるのであ
るが、それでも依然として気泡が残存している。そして
、この気泡は、ゲル化、焼結の際にも抜けることはなく
、結局、石英ガラス中に残存してしまうのである０これ
に対して・本発明の方法を用いると、原料混合後のゾル
状態において加圧するため、気泡を容易に除去すること
が可能である。したがって、気泡の存在しない乾燥ゲル
が製造できることはもちろん、加熱焼結後の石英ガラス
中にも、気泡はなく大変品質に停れた石英ガラスとなる
。
し、攪拌する際に多くの気泡がはいった０超音波をかけ
ることで、それらの気泡は幾分かは、除去できるのであ
るが、それでも依然として気泡が残存している。そして
、この気泡は、ゲル化、焼結の際にも抜けることはなく
、結局、石英ガラス中に残存してしまうのである０これ
に対して・本発明の方法を用いると、原料混合後のゾル
状態において加圧するため、気泡を容易に除去すること
が可能である。したがって、気泡の存在しない乾燥ゲル
が製造できることはもちろん、加熱焼結後の石英ガラス
中にも、気泡はなく大変品質に停れた石英ガラスとなる
。
以下、実施例に従い本発明の内容をさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例１
精製した市販のエチルシリケート（Ｓｉ（Ｏｂｔ；）４
）４４ ｍ ７１エタノール５．４ ｍ ｌ 、およ
び０． Ｉ Ｎ （または０．０１ Ｎ ）塩ｐ ５６
？？１１ 、水３６ｍｌを混合し、激しく攪拌しなが
ら、微粉末シリカ（（商品名） Ｃａｂ−ｏ−３ｉ、１
（Ｃａｂｏｔ社））１５ｆＩを徐々に添加し、添加後、
溶液の均一性を高めるために一時間の攪拌、その後超音
波を一時間かけ、これをグラスフィルターで濾過した。
）４４ ｍ ７１エタノール５．４ ｍ ｌ 、およ
び０． Ｉ Ｎ （または０．０１ Ｎ ）塩ｐ ５６
？？１１ 、水３６ｍｌを混合し、激しく攪拌しなが
ら、微粉末シリカ（（商品名） Ｃａｂ−ｏ−３ｉ、１
（Ｃａｂｏｔ社））１５ｆＩを徐々に添加し、添加後、
溶液の均一性を高めるために一時間の攪拌、その後超音
波を一時間かけ、これをグラスフィルターで濾過した。
そしてこのろ液中の気泡を遠心力で加圧して除去するた
めに、溶液を１σｏｍｔの遠心管に移し７、回転数４０
００ｒＪｐ、ｍで１０分間遠心分離器にかけ、直径１０
ｃｍのテフロン（デュポン社の登録商標）製シャーレに
５Ｏｆ測り入れ、ゲル化後、蒸発速度の調節可能な穴あ
きのふたをし恒温槽に入れ、６０℃で４日間、８０℃で
２日間の合計８日間の乾燥を行ない、直径６．２ ｃｍ
、厚さ０．３ ｃｍの乾燥ゲルを得た。
めに、溶液を１σｏｍｔの遠心管に移し７、回転数４０
００ｒＪｐ、ｍで１０分間遠心分離器にかけ、直径１０
ｃｍのテフロン（デュポン社の登録商標）製シャーレに
５Ｏｆ測り入れ、ゲル化後、蒸発速度の調節可能な穴あ
きのふたをし恒温槽に入れ、６０℃で４日間、８０℃で
２日間の合計８日間の乾燥を行ない、直径６．２ ｃｍ
、厚さ０．３ ｃｍの乾燥ゲルを得た。
この乾燥ゲルを拡散炉に入れ、昇温速度１８０℃／ｈ
ｒで加熱焼結したところ１１５０℃で透明な直径５、
Ｑ ｃｍの石英ガラスを得た。この石英ガラスで注目す
べきことは、光学顕微鏡による観察の結果、以前、同様
の（加圧は行なっていない）方法で合成した石英ガラス
中に見られた直径５０μｍ以上の大きな気泡は全くなく
、１０μｍ以下のごく小さな気泡も、はとんどないこと
である。また、こノ石英ガラスの諸物性分析の結果は、
ビッカース硬度８００にｙ／ｒｙｂ２、比重２２であり
、赤外吸収スペクトル、近赤外吸収スペクトルおよび屈
折率など、それぞれ溶融石英ガラスと全く一致し、完全
な石英ガラスであることが判明した。
ｒで加熱焼結したところ１１５０℃で透明な直径５、
Ｑ ｃｍの石英ガラスを得た。この石英ガラスで注目す
べきことは、光学顕微鏡による観察の結果、以前、同様
の（加圧は行なっていない）方法で合成した石英ガラス
中に見られた直径５０μｍ以上の大きな気泡は全くなく
、１０μｍ以下のごく小さな気泡も、はとんどないこと
である。また、こノ石英ガラスの諸物性分析の結果は、
ビッカース硬度８００にｙ／ｒｙｂ２、比重２２であり
、赤外吸収スペクトル、近赤外吸収スペクトルおよび屈
折率など、それぞれ溶融石英ガラスと全く一致し、完全
な石英ガラスであることが判明した。
実施例２
実施例１と同量の原料および操作を行ないゾル状態とし
、攪拌、超・音波、濾過等の操作を加えた後、溶液を１
００ｔｎｔの遠心管に移し、回転数４０００ ｒ、ｐｏ
ｍで５分間遠心分離器にかけた。
、攪拌、超・音波、濾過等の操作を加えた後、溶液を１
００ｔｎｔの遠心管に移し、回転数４０００ ｒ、ｐｏ
ｍで５分間遠心分離器にかけた。
そして、この溶液を直径１０ｃｍのテフロン製シャーレ
に５０２測り入れゲル化後、実施例１と同様に８日間の
乾燥を行ない、直径６．’ ２ ｃｍ、厚さ０６ｃｍの
乾燥ゲルを得た。これを実施例１と同様に焼結し、１１
５０℃で直径５．０ ｃｍの透明な石英ガラスを得た・
この石英ガラス中にも５０μｍ程度の大きな気泡は全く
なく、１０μｍ以下のごく小さな気泡も、実施例１と比
較するとわずかに多い感じであるがほとんど観察されな
かった。
に５０２測り入れゲル化後、実施例１と同様に８日間の
乾燥を行ない、直径６．’ ２ ｃｍ、厚さ０６ｃｍの
乾燥ゲルを得た。これを実施例１と同様に焼結し、１１
５０℃で直径５．０ ｃｍの透明な石英ガラスを得た・
この石英ガラス中にも５０μｍ程度の大きな気泡は全く
なく、１０μｍ以下のごく小さな気泡も、実施例１と比
較するとわずかに多い感じであるがほとんど観察されな
かった。
なお、諸物性の分析結果も、溶融石英ガラスと完全に一
致した。
致した。
実施例３
実施例１および２には、代表的な例をあげたがその他、
原料において微粉末シリカ（Ｃａ ｂ−０−３ｉ １（
商品名）（Ｑａｂｏｔ社））の量を２〜５０ｆとして混
合しゾル状態とした場合、またゾル状態の溶液をアンモ
ニア水によりそのｐＨ値が３５〜５Ｄとなるように調整
した場合（この場合ゲル化時間が短かくなる）にも、遠
心力により加圧することで、乾燥および焼結して得られ
る石英ガラス中には、５０μｍ程度の大きな気泡は全く
なく、１０μ祭以下のごく小さな気泡もほとんど存在し
なかった。なお、遠心力のかけ方に関しては、ゲル化時
間との関係から５〜２０分間で回転数は１０００〜６０
０ Ｏｒ、ｐ、ｍで行なった。また）これらの石英ガラ
スの諸物性の分析結果は、もちろん溶融石英ガラスと一
致した。
原料において微粉末シリカ（Ｃａ ｂ−０−３ｉ １（
商品名）（Ｑａｂｏｔ社））の量を２〜５０ｆとして混
合しゾル状態とした場合、またゾル状態の溶液をアンモ
ニア水によりそのｐＨ値が３５〜５Ｄとなるように調整
した場合（この場合ゲル化時間が短かくなる）にも、遠
心力により加圧することで、乾燥および焼結して得られ
る石英ガラス中には、５０μｍ程度の大きな気泡は全く
なく、１０μ祭以下のごく小さな気泡もほとんど存在し
なかった。なお、遠心力のかけ方に関しては、ゲル化時
間との関係から５〜２０分間で回転数は１０００〜６０
０ Ｏｒ、ｐ、ｍで行なった。また）これらの石英ガラ
スの諸物性の分析結果は、もちろん溶融石英ガラスと一
致した。
以上、実施例をあげて示したように、原料混合後のゾル
状態の溶液に遠心力で加圧することにより乾燥ゲル中に
気泡がなく、この焼結体である石英ガラス中にもほとん
ど気泡が存在しないというきわめて高品質の石英ガラス
が製造可能であることが明らかになった。
状態の溶液に遠心力で加圧することにより乾燥ゲル中に
気泡がなく、この焼結体である石英ガラス中にもほとん
ど気泡が存在しないというきわめて高品質の石英ガラス
が製造可能であることが明らかになった。
このようにして本発明により得られる石英ガラスは従来
の方法（溶融法）による石英ガラスより低コストででき
るなどの利点により、従来石英ガラスを使用していた分
野（理化学用機器、ＩＣ製造工程中のフォトマスク、炉
心管のボードなど）では、もちろんのこと、きわめて品
質が良好なため、種々の光学用など、さらに広範囲にそ
の応用が広がるものと考えられる。
の方法（溶融法）による石英ガラスより低コストででき
るなどの利点により、従来石英ガラスを使用していた分
野（理化学用機器、ＩＣ製造工程中のフォトマスク、炉
心管のボードなど）では、もちろんのこと、きわめて品
質が良好なため、種々の光学用など、さらに広範囲にそ
の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
２３
Claims (1)
- アルキルシリケ−１・および微粉末シリカを主原料とす
るゾル−ゲル法において原料混合後のゾル状態の溶液に
遠心力等により加圧することを特徴とする石英ガラスの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP651483A JPS59131538A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 石英ガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP651483A JPS59131538A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 石英ガラスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59131538A true JPS59131538A (ja) | 1984-07-28 |
Family
ID=11640515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP651483A Pending JPS59131538A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | 石英ガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59131538A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6140825A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
| US4680047A (en) * | 1985-03-29 | 1987-07-14 | U.S. Philips Corporation | Method for the manufacture of glass bodies |
| US4682995A (en) * | 1985-03-29 | 1987-07-28 | U.S. Philips Corporation | Method for the manufacture of glass bodies by extrusion |
| US4685946A (en) * | 1985-03-29 | 1987-08-11 | U.S. Philips Corporation | Method for the manufacture of glass bodies |
| US4695305A (en) * | 1985-03-29 | 1987-09-22 | U.S. Philips Corporation | Method of for manufacturing glass bodies |
| US4726828A (en) * | 1985-10-25 | 1988-02-23 | U. S. Philips Corporation | Method of manufacturing rotationally symmetrical glass bodies |
| US5344475A (en) * | 1993-03-11 | 1994-09-06 | At&T Bell Laboratories | Manufacture of high proof-test optical fiber using sol-gel |
| KR20040001574A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 삼성전자주식회사 | 솔-젤 공법을 이용한 실리카 글라스 제조 방법 |
-
1983
- 1983-01-18 JP JP651483A patent/JPS59131538A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6140825A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
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| CN1043470C (zh) * | 1993-03-11 | 1999-05-26 | 美国电话电报公司 | 用溶胶－凝胶法制造高可靠性光导纤维的方法 |
| KR20040001574A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 삼성전자주식회사 | 솔-젤 공법을 이용한 실리카 글라스 제조 방법 |
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