JPS6054929A - 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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- JPS6054929A JPS6054929A JP16074883A JP16074883A JPS6054929A JP S6054929 A JPS6054929 A JP S6054929A JP 16074883 A JP16074883 A JP 16074883A JP 16074883 A JP16074883 A JP 16074883A JP S6054929 A JPS6054929 A JP S6054929A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- water
- silica
- glass
- mixed
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (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】
本発明け、石英ガラスの製造法に関り、さらに詳しくハ
、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−ゲル法による低温での石英ガラスの製造法にお
いて、原料中のアルキルシリケートと水の割合をモル比
でい口〜１ＡＯとし、水の割合を大きく［７た組成の原
料、すなわち、アルキルシリケート、水、塩酸、微粉末
シリカラミ合し、シリカゲルを作製、さらにこれを焼結
すゐ透明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−ゲル法による低温での石英ガラスの製造法にお
いて、原料中のアルキルシリケートと水の割合をモル比
でい口〜１ＡＯとし、水の割合を大きく［７た組成の原
料、すなわち、アルキルシリケート、水、塩酸、微粉末
シリカラミ合し、シリカゲルを作製、さらにこれを焼結
すゐ透明均質な石英ガラスの製造法に関する。
まず石英ガラスの有用性について触れることにする。近
年、石墨ガラスは銅、ホウ素等の不純物濃度が０．１
ＰＦ？７１ 以下の高純摩のものが製造されるようＫな
りｆｒりめ、ゲルマニウム、シリコン、その仲の半導体
の製造におけるルツボやボード、拡散炉の炉心管などに
幅広く用いられるよりになりまた理化学用ビーカー、光
学測定用のセルとして本よく使用され、さらに水酸基含
有量の少ないものおよび光学的均一性に優れた高品質な
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、注目されている。
年、石墨ガラスは銅、ホウ素等の不純物濃度が０．１
ＰＦ？７１ 以下の高純摩のものが製造されるようＫな
りｆｒりめ、ゲルマニウム、シリコン、その仲の半導体
の製造におけるルツボやボード、拡散炉の炉心管などに
幅広く用いられるよりになりまた理化学用ビーカー、光
学測定用のセルとして本よく使用され、さらに水酸基含
有量の少ないものおよび光学的均一性に優れた高品質な
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、注目されている。
このように使用範囲の広い石英ガラスけ、現在、一般に
次に示す３通りの方法で製造されている。
次に示す３通りの方法で製造されている。
１）天然水晶を洗浄１７、これを溶融する方法２）高純
度８ｉ ０ｔ４またけ日ｉＨ４を原料と１７てＥｉＯｖ
を作る方法 ３）天然珪砂を溶融する方法（泡を含む石英ガラスが得
ら九る） しかし、以上のいずれの製造方法を用いても、原料費が
高価であることおよび高温での処理が必要であることな
どのために、石英ガラスは非常に高価なものになってい
る。
度８ｉ ０ｔ４またけ日ｉＨ４を原料と１７てＥｉＯｖ
を作る方法 ３）天然珪砂を溶融する方法（泡を含む石英ガラスが得
ら九る） しかし、以上のいずれの製造方法を用いても、原料費が
高価であることおよび高温での処理が必要であることな
どのために、石英ガラスは非常に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法とｌ、て、最近％に
注目をあびているのが、ゾル−ゲル法による低温での石
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
溶融法で製造する場合に比べ低温でＨ造可能な九め省エ
ネルギー的である。
注目をあびているのが、ゾル−ゲル法による低温での石
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
溶融法で製造する場合に比べ低温でＨ造可能な九め省エ
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質なガ
ラスが得られる。
ラスが得られる。
などがあげられゐ。このように利点が多いため、この方
法を利用する石英ガラスの製造法に関する研究は、さま
ざまな所で幅広く行なわれている。
法を利用する石英ガラスの製造法に関する研究は、さま
ざまな所で幅広く行なわれている。
しかしながら、これまでに発表されている資料等による
と未解決の問題点が多く実用化Ｋまで至っていないのが
現状であゐ。
と未解決の問題点が多く実用化Ｋまで至っていないのが
現状であゐ。
このよらなゾル−ゲル法の一手法として次の方法が考案
されている。すなわち、適当なアルキルシリケー） Ｅ
ｉ（ＯＲ）４（Ｒけ炭素数１〜１０のアルキル基）、適
当なアルコール溶液（含水）、塩酸、および微粉末シリ
カを混合、分散させシリカゾルと１〜、アンモニア水等
によるＰＨ値の調整、熱処理等を加えることによりシリ
カゲルとする。ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に
入れた所定のプログラムで焼結を行ない石英ガラスとす
るものであるが、この方法の問題点け、アルキルシリケ
ートの加水分解溶液中に微粉末シリカを添加、混合し、
分散させる工程において、種々の処理（例えば、攪拌、
超音波照射、遠心分離等）を加えても、粘性が高く、ゾ
ルの均一な分散状態を得るのが非常に困難なことである
。このゾル状態では、粒度分布が生じたり、シリカ粒子
が完全に分散せずに部分的に凝集しているために、これ
をゲル化し、乾燥、焼結して得られる石英ガラス中には
、気泡、結晶等が多数混入し、非常に品質の悪いガラス
となってしまう。
されている。すなわち、適当なアルキルシリケー） Ｅ
ｉ（ＯＲ）４（Ｒけ炭素数１〜１０のアルキル基）、適
当なアルコール溶液（含水）、塩酸、および微粉末シリ
カを混合、分散させシリカゾルと１〜、アンモニア水等
によるＰＨ値の調整、熱処理等を加えることによりシリ
カゲルとする。ここで得られた塊状のシリカゲルを炉に
入れた所定のプログラムで焼結を行ない石英ガラスとす
るものであるが、この方法の問題点け、アルキルシリケ
ートの加水分解溶液中に微粉末シリカを添加、混合し、
分散させる工程において、種々の処理（例えば、攪拌、
超音波照射、遠心分離等）を加えても、粘性が高く、ゾ
ルの均一な分散状態を得るのが非常に困難なことである
。このゾル状態では、粒度分布が生じたり、シリカ粒子
が完全に分散せずに部分的に凝集しているために、これ
をゲル化し、乾燥、焼結して得られる石英ガラス中には
、気泡、結晶等が多数混入し、非常に品質の悪いガラス
となってしまう。
そこで本発明の目的は原料混合後のゾルを均一な分散状
態にし、ゲル化、乾燥、焼結する透明均質な石英ガラス
の製造法を櫛供することである。
態にし、ゲル化、乾燥、焼結する透明均質な石英ガラス
の製造法を櫛供することである。
このような条件を満足する石英ガラスの製造法として次
に示す方法を考案１．ｒｏすがわち原料であるエチルシ
リケートと水の割合なモル比で１／ＳＯ〜１／３０ ト
して、以稜の操作を行うものである。つまりエチルシリ
ケート、エチルシリケートの３０〜６０倍モルの水、ア
ルコール（有無どちら４可）および塩酸を混合し加水分
解溶液を調製、これに微粉末シリカ（例えば商品名 ｐ
、ｅｒｏｓｉｌ （Ｄｉｇｕａｓａ社）、ｙｒ（Ｌ’ｎ
１ｌｉｌ （ｙｒａ、ｎ５ｏ１社）、 ｏａｂ−ｏ−ａ
ｉｌ （ｒ３ｎ、ｂｏｔ社） 、 Ｄ、 Ｏ，日１１ｉ
ｃａ （Ｄｏｑａ ｃｏｒ−ｎｉｎｇ社）、および＾ｒ
ｅ ５ｉｌｉｃａ （ＰＰＧ？Ｉ：））を混合攪拌し、
分散性を高めるために超音波による分散、遠心分離、ろ
過などの操作を加える。この稜アンモニア水等によりＰ
Ｈ値を調整することによりゲル化時間の制御が可能であ
る。これを容器に移しゲル化、乾燥し、得られた乾燥ゲ
ルを炉に入れ焼結するというものである。この方法を用
いると、微粉末シリカの分散媒である加水分解溶液が微
粉末シリカに比べ、非 ５− 常に大量であるため、分散が容易であり、均一な粒度分
布の幅が狭く、粒子径のそろったゾルを調製することが
できる、したがって、このゾルをゲル化、乾燥、焼結し
て得られる石英ガラス中にはり泡、結晶等はとんど皆無
であり透明均質なガラスとなる。なお、エチルシリケー
トに対し水が３０倍モル以下では、粘性が高く効果が薄
く、また６０倍モル匂上になるとゲル化後の収縮率が大
きくバルクの乾燥ゲルを得ることが不可能であり、また
乾燥ゲル中に水分が残存しやすいため、焼結時の発泡に
つながり、不適当である。
に示す方法を考案１．ｒｏすがわち原料であるエチルシ
リケートと水の割合なモル比で１／ＳＯ〜１／３０ ト
して、以稜の操作を行うものである。つまりエチルシリ
ケート、エチルシリケートの３０〜６０倍モルの水、ア
ルコール（有無どちら４可）および塩酸を混合し加水分
解溶液を調製、これに微粉末シリカ（例えば商品名 ｐ
、ｅｒｏｓｉｌ （Ｄｉｇｕａｓａ社）、ｙｒ（Ｌ’ｎ
１ｌｉｌ （ｙｒａ、ｎ５ｏ１社）、 ｏａｂ−ｏ−ａ
ｉｌ （ｒ３ｎ、ｂｏｔ社） 、 Ｄ、 Ｏ，日１１ｉ
ｃａ （Ｄｏｑａ ｃｏｒ−ｎｉｎｇ社）、および＾ｒ
ｅ ５ｉｌｉｃａ （ＰＰＧ？Ｉ：））を混合攪拌し、
分散性を高めるために超音波による分散、遠心分離、ろ
過などの操作を加える。この稜アンモニア水等によりＰ
Ｈ値を調整することによりゲル化時間の制御が可能であ
る。これを容器に移しゲル化、乾燥し、得られた乾燥ゲ
ルを炉に入れ焼結するというものである。この方法を用
いると、微粉末シリカの分散媒である加水分解溶液が微
粉末シリカに比べ、非 ５− 常に大量であるため、分散が容易であり、均一な粒度分
布の幅が狭く、粒子径のそろったゾルを調製することが
できる、したがって、このゾルをゲル化、乾燥、焼結し
て得られる石英ガラス中にはり泡、結晶等はとんど皆無
であり透明均質なガラスとなる。なお、エチルシリケー
トに対し水が３０倍モル以下では、粘性が高く効果が薄
く、また６０倍モル匂上になるとゲル化後の収縮率が大
きくバルクの乾燥ゲルを得ることが不可能であり、また
乾燥ゲル中に水分が残存しやすいため、焼結時の発泡に
つながり、不適当である。
以下、実施例に従い本発明の内容をさらに詳細に請明す
る。
る。
実施例
市販のエチルシリケー） ４４ｍ１ （０，２モル）、
１Ｎ塩酸１．３ｒｒＬｔに対し水を０５６ｍ１（２モル
）０１０８ｍ１（６モル）、■２１６ｔｎ、！、 （１
２モル）、０２８８ｍ１ （１６モル）それぞれ混合し
、激しく攪拌し加水分解溶液を４種類調製した、これら
のそれぞれに攪拌しながら、微粉末シリカ（商品名 Ａ
Ｆ！ＲＯ８ＩＬ ６− ＯＸ５０）１５ｇを添加した。添加後、分散性を高める
ために撹拌を２時間、超音波による分散を２時間、更に
遠心分離（３０００ｒ 、ｐ、Ｔｎｌ ０分ＩＩＪｌ）
ｌ−１この後、場合によってけアンモニア水によりＰ
Ｈ値を５．０程實にし、ろ過（４００ｍｅｓｈのポリプ
ロピレン製シート）後、各５０σずつ１０σφのテフロ
ン製シャーレに移し、蓋をし密閉状態にて室温でゲル化
させた。ゲル叱り、収縮が始まった時点で蓋を乾燥速實
の調節可能なものに取り替え、乾燥機に入れ６０℃で６
日間の乾燥後、乾燥ゲルを得た。大きさけ、■６．５ａ
ｎφ 厚さ０．５６ｍ ■５引φ厚さ０４α ■３５礪
φ 厚さ０．４ ｃｍ ■粉々に割れた であった。こ
れらの乾燥ゲルを焼結炉に投入し、昇温速度１８０”Ｃ
４ｒで加熱焼結したところ、１２３０℃にて外卯、上は
透明な石英ガラスを得ｔ０大きさけ、それぞれ■４５σ
φ 厚さ０．５ Ｃｍ ■３５ｃＩｎφ 厚さ０２８釧
■２．４−φ 厚さｆ：１．２ ｃｍ ■０２×０１
Ｎさ００７引程度の破片であった。これらを光学顕微
鏡で観察したとこｈ、■と■のガラス中には、気泡、結
晶等はとんど皆ケであったが■においては、大小種々の
勿泡、結晶等が観察され、■にお１八では部分的に発泡
１．失透していｆｃ。
１Ｎ塩酸１．３ｒｒＬｔに対し水を０５６ｍ１（２モル
）０１０８ｍ１（６モル）、■２１６ｔｎ、！、 （１
２モル）、０２８８ｍ１ （１６モル）それぞれ混合し
、激しく攪拌し加水分解溶液を４種類調製した、これら
のそれぞれに攪拌しながら、微粉末シリカ（商品名 Ａ
Ｆ！ＲＯ８ＩＬ ６− ＯＸ５０）１５ｇを添加した。添加後、分散性を高める
ために撹拌を２時間、超音波による分散を２時間、更に
遠心分離（３０００ｒ 、ｐ、Ｔｎｌ ０分ＩＩＪｌ）
ｌ−１この後、場合によってけアンモニア水によりＰ
Ｈ値を５．０程實にし、ろ過（４００ｍｅｓｈのポリプ
ロピレン製シート）後、各５０σずつ１０σφのテフロ
ン製シャーレに移し、蓋をし密閉状態にて室温でゲル化
させた。ゲル叱り、収縮が始まった時点で蓋を乾燥速實
の調節可能なものに取り替え、乾燥機に入れ６０℃で６
日間の乾燥後、乾燥ゲルを得た。大きさけ、■６．５ａ
ｎφ 厚さ０．５６ｍ ■５引φ厚さ０４α ■３５礪
φ 厚さ０．４ ｃｍ ■粉々に割れた であった。こ
れらの乾燥ゲルを焼結炉に投入し、昇温速度１８０”Ｃ
４ｒで加熱焼結したところ、１２３０℃にて外卯、上は
透明な石英ガラスを得ｔ０大きさけ、それぞれ■４５σ
φ 厚さ０．５ Ｃｍ ■３５ｃＩｎφ 厚さ０２８釧
■２．４−φ 厚さｆ：１．２ ｃｍ ■０２×０１
Ｎさ００７引程度の破片であった。これらを光学顕微
鏡で観察したとこｈ、■と■のガラス中には、気泡、結
晶等はとんど皆ケであったが■においては、大小種々の
勿泡、結晶等が観察され、■にお１八では部分的に発泡
１．失透していｆｃ。
また、と引、ら石英ガラスの緒特性分析の緒呆はビリカ
ース硬度８００ Ｋ１７ｍｎ２、 比重２．２であり、
赤外吸収スペクトル、新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ていた
。
ース硬度８００ Ｋ１７ｍｎ２、 比重２．２であり、
赤外吸収スペクトル、新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ていた
。
前実施例以外にも水の混合割合を変化させ、同様の実験
を行なったが、得られた石英ガラヌは実施例で示したご
とく３称類に大別できた。
を行なったが、得られた石英ガラヌは実施例で示したご
とく３称類に大別できた。
以上より、前述の方法で高品質な石英ガラスを製造する
ための、加水分解条件はエチルシリケートの３０〜６０
倍モルの水を用いることであると言える。このような原
料を用いることにより、非常に分散性の良好なゾルが調
製可能であり、これをゲル化乾燥、焼結する石英ガラス
は、高品質なものとなる。
ための、加水分解条件はエチルシリケートの３０〜６０
倍モルの水を用いることであると言える。このような原
料を用いることにより、非常に分散性の良好なゾルが調
製可能であり、これをゲル化乾燥、焼結する石英ガラス
は、高品質なものとなる。
このようにして本発明により製造される石英ガラスは、
従来の方法（溶融法）によめよりも、低コストでできる
等の大きな利点により、これまで石英ガラスを使用して
いた分野では、もちろんのこと、品質的にも非常にθ好
な石英ガラスが容易に製造できるため、光学的用途等さ
らに広範囲にその応用が広がってゆくものと考える。
従来の方法（溶融法）によめよりも、低コストでできる
等の大きな利点により、これまで石英ガラスを使用して
いた分野では、もちろんのこと、品質的にも非常にθ好
な石英ガラスが容易に製造できるため、光学的用途等さ
らに広範囲にその応用が広がってゆくものと考える。
以 上
出願人 株式会社 諏訪ｆｆ、Ｔ舎
代理人 弁理士 Ｍ± 務
＝ ９−
Claims (1)
- アルキルシリケートおよび微粉末シリカを主原料として
用いるゾル−ゲル法において、原料中のアルキルシリケ
ートと水の割合をモル比でい０〜ＩＡＯとすることを特
徴とする石英ガラスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16074883A JPS6054929A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 石英ガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16074883A JPS6054929A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 石英ガラスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054929A true JPS6054929A (ja) | 1985-03-29 |
Family
ID=15721601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16074883A Pending JPS6054929A (ja) | 1983-09-01 | 1983-09-01 | 石英ガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054929A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0402610A2 (en) * | 1989-05-18 | 1990-12-19 | Chisso Corporation | Process for the preparation of silica glass powders |
| US5368887A (en) * | 1990-10-25 | 1994-11-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for producing thin glass film by sol-gel method |
| US5725626A (en) * | 1986-06-18 | 1998-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing an optical element by bonding a plurality of elements |
-
1983
- 1983-09-01 JP JP16074883A patent/JPS6054929A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5725626A (en) * | 1986-06-18 | 1998-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing an optical element by bonding a plurality of elements |
| EP0402610A2 (en) * | 1989-05-18 | 1990-12-19 | Chisso Corporation | Process for the preparation of silica glass powders |
| US5028247A (en) * | 1989-05-18 | 1991-07-02 | Chisso Corporation | Process for the preparation of silica glass powders |
| US5368887A (en) * | 1990-10-25 | 1994-11-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for producing thin glass film by sol-gel method |
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