JPS6090834A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents
石英ガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPS6090834A JPS6090834A JP19708683A JP19708683A JPS6090834A JP S6090834 A JPS6090834 A JP S6090834A JP 19708683 A JP19708683 A JP 19708683A JP 19708683 A JP19708683 A JP 19708683A JP S6090834 A JPS6090834 A JP S6090834A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- sol
- gel
- sol solution
- bubbles
- 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
Links
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
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients 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)
- 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、金属アルコキシドを原料とするゾル−ゲル法
による石英ガラスの製造方法に係わり、Ｗに詳しくけア
ルキルシリケート、および微粉末シリカよりなるシリカ
ゾル溶液を攪拌、超音波振動、ＰＨ１Ｉｌ整稜、所定容
器に移しゲル化させるまでの工程で少なくとも一摩減圧
処理を行ない、得られたゲルを乾燥させ焼結する石英ガ
ラスの製造方法に関する。
による石英ガラスの製造方法に係わり、Ｗに詳しくけア
ルキルシリケート、および微粉末シリカよりなるシリカ
ゾル溶液を攪拌、超音波振動、ＰＨ１Ｉｌ整稜、所定容
器に移しゲル化させるまでの工程で少なくとも一摩減圧
処理を行ない、得られたゲルを乾燥させ焼結する石英ガ
ラスの製造方法に関する。
石英ガラストｔ、その耐熱性、耐薬品性など優れた性質
により、半導体製造用のるつぼやポート、理化学用品な
どに広く利用されている。最近では高品質のものが得ら
れるようになり、Ｘａ製造用フォトマスク基板、ＴＰＴ
基板、さらには光フアイバー用母材等利用範囲も広がっ
ている。これら石英ガラスの従来の製造方、法は、天然
水晶等を原料とする溶融法が主であった。この方法では
２０００℃以上の高温が必要なため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も必
要となり、高純度のものも得にくいなど、経済的、品質
的にいくつかの問題点をもっている。
により、半導体製造用のるつぼやポート、理化学用品な
どに広く利用されている。最近では高品質のものが得ら
れるようになり、Ｘａ製造用フォトマスク基板、ＴＰＴ
基板、さらには光フアイバー用母材等利用範囲も広がっ
ている。これら石英ガラスの従来の製造方、法は、天然
水晶等を原料とする溶融法が主であった。この方法では
２０００℃以上の高温が必要なため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も必
要となり、高純度のものも得にくいなど、経済的、品質
的にいくつかの問題点をもっている。
それに対し、最近ゾル−ゲル法と呼ばれる石英ガラスを
低温で合成する方法が注目を集めている。
低温で合成する方法が注目を集めている。
その概要を簡単に述べる。適当なアルキルシリケートを
塩酸等の触媒を含有する水溶液中、あるいは含水アルコ
ール中で加水分解を行なう。場合によっては、この溶液
に微粉末シリカ（ｐｔｔｒｒｏｓｉｌｏｘｓｏ ｄｅｇ
ｕｓｓα社製等）を加え攪拌を行ない均一なシリカゾル
溶液とし、さらに分散性を高めるため超音波振動をかけ
ることもある。このゾル溶液をＰＨ３〜６に調整した後
、所定容器に仕込入ゲル化させる。−このゲルを適当な
乾燥速変で乾燥させた後、焼結させることにより石英ガ
ラスが得られる。
塩酸等の触媒を含有する水溶液中、あるいは含水アルコ
ール中で加水分解を行なう。場合によっては、この溶液
に微粉末シリカ（ｐｔｔｒｒｏｓｉｌｏｘｓｏ ｄｅｇ
ｕｓｓα社製等）を加え攪拌を行ない均一なシリカゾル
溶液とし、さらに分散性を高めるため超音波振動をかけ
ることもある。このゾル溶液をＰＨ３〜６に調整した後
、所定容器に仕込入ゲル化させる。−このゲルを適当な
乾燥速変で乾燥させた後、焼結させることにより石英ガ
ラスが得られる。
以上のようなゾル−ゲル法による石英ガラス製造方法の
利点としてはＶ下のようなものがあげられる。
利点としてはＶ下のようなものがあげられる。
０ 製造に必要な最高温度が低い。
■ 純度の高いガラスができる：原料は蒸留。
再結晶によって高純度化できる
■ 新しい組成のガラスができる
■ 均質性が高い
このような特長をもつゾル−ゲル法により、安価で高品
質の石英ガラスが製造できる。しかし、この方法で得ら
れた石英ガラス中には、数ミクロンメートルから数十ミ
クロンメートルの大きさの気泡が存在していることが多
い。この原因としては加水分解あるいけ分散性を高める
ための攪拌時、あるいけ又、ＰＨ！ｌｉ整のための攪拌
時に、原料ゾル溶液中に乱流がおきて内部に空気が気゛
泡の形でとりこまれることが考えられる。特にＰＨｍ整
後粘性がある程度高くなった時点で、とりこまれている
気泡は外部に出ることなくそのままゲル内部ひいては石
英ガラス内部に残ったままとなる。このような内部に気
泡の存在する石英ガラスは高品質のめらｈるＴＰＴ基板
、工ａｍ造用フォトマスク基板、その他光学部品などＫ
ｎ所用することはできない。そこで本発明の目的は、ゾ
ル−ゲル法の工程の中で、できるだけゾル溶液中に気泡
がとり込まれないような方法で石英ガラスを製造するこ
とにある。そのために、■ゾル調整時 すなわち、原料
ゾル溶液の分散性を高めるための攪拌、超音波振動を与
える時、■ＰＨ調整後 原料ゾル溶液を所定容器に移す
直前、■原料ゾル溶液を所定容器に仕込みそれがゲル化
するまでの間、以上３つの工程の中で少なくとも一変、
原料ゾル溶液を減圧下におくこと処した。この処理によ
り、原料ゾル溶液中に気泡が入るのを防ぎ、またすでに
とり込まれている気泡は溶液の外へ抜は出すと思われる
。実際、このようにして得られたゲルを乾燥させた後、
焼結して得た石英ガラスと、減圧処理を全く行なわない
ゾルを原料として得た石英ガラスを顕微鏡観察してみる
と、前者は後者に比べ内部に存在する気泡は大きさ、数
とも大幅に減少していた。以下、実施例によって本発明
の詳細な説明する。
質の石英ガラスが製造できる。しかし、この方法で得ら
れた石英ガラス中には、数ミクロンメートルから数十ミ
クロンメートルの大きさの気泡が存在していることが多
い。この原因としては加水分解あるいけ分散性を高める
ための攪拌時、あるいけ又、ＰＨ！ｌｉ整のための攪拌
時に、原料ゾル溶液中に乱流がおきて内部に空気が気゛
泡の形でとりこまれることが考えられる。特にＰＨｍ整
後粘性がある程度高くなった時点で、とりこまれている
気泡は外部に出ることなくそのままゲル内部ひいては石
英ガラス内部に残ったままとなる。このような内部に気
泡の存在する石英ガラスは高品質のめらｈるＴＰＴ基板
、工ａｍ造用フォトマスク基板、その他光学部品などＫ
ｎ所用することはできない。そこで本発明の目的は、ゾ
ル−ゲル法の工程の中で、できるだけゾル溶液中に気泡
がとり込まれないような方法で石英ガラスを製造するこ
とにある。そのために、■ゾル調整時 すなわち、原料
ゾル溶液の分散性を高めるための攪拌、超音波振動を与
える時、■ＰＨ調整後 原料ゾル溶液を所定容器に移す
直前、■原料ゾル溶液を所定容器に仕込みそれがゲル化
するまでの間、以上３つの工程の中で少なくとも一変、
原料ゾル溶液を減圧下におくこと処した。この処理によ
り、原料ゾル溶液中に気泡が入るのを防ぎ、またすでに
とり込まれている気泡は溶液の外へ抜は出すと思われる
。実際、このようにして得られたゲルを乾燥させた後、
焼結して得た石英ガラスと、減圧処理を全く行なわない
ゾルを原料として得た石英ガラスを顕微鏡観察してみる
と、前者は後者に比べ内部に存在する気泡は大きさ、数
とも大幅に減少していた。以下、実施例によって本発明
の詳細な説明する。
実施例１〜８
まず実施例１として基本操作（減圧処理を行なわない）
を述べる。■精製した市販のエチルシリケー） （８４
（０’Ｅ４）＋’） ４ａｍｔ、 ０．０２Ｎ塩酸溶液
１８−を混合しマグネチックスターラで攪拌し加水分解
る行なった。加水分解終了後、微粉末シリカ（Ａｇｒｏ
ｓｉｌ ｏｘｓｏ ： ｄｅｇｕｓｓａ社製）を５ｇ加
えてさらに攪拌を行なった。微粉末シリカが充分分散し
たところで、分散性をさらに高めるために超音波振動を
約２時間加えた。■溶液を攪拌しながら、０、１ Ｎア
ンモニア水を滴下しＰ）Ｔを４．０に調整し゛た。 ■
得られたゾル溶液をテフロン（デュポン商標）シャーレ
（１００１１１１φ×１５ｆｉ深）に移し入れてゲル化
させた。 ■ＬＪ）のゲルの入ったシャーしをポリプロ
ピレン製容器（商品名 夕・・）＜−１２０關φ×２０
ｕ深）に入れフタをして密閉状態とした。
を述べる。■精製した市販のエチルシリケー） （８４
（０’Ｅ４）＋’） ４ａｍｔ、 ０．０２Ｎ塩酸溶液
１８−を混合しマグネチックスターラで攪拌し加水分解
る行なった。加水分解終了後、微粉末シリカ（Ａｇｒｏ
ｓｉｌ ｏｘｓｏ ： ｄｅｇｕｓｓａ社製）を５ｇ加
えてさらに攪拌を行なった。微粉末シリカが充分分散し
たところで、分散性をさらに高めるために超音波振動を
約２時間加えた。■溶液を攪拌しながら、０、１ Ｎア
ンモニア水を滴下しＰ）Ｔを４．０に調整し゛た。 ■
得られたゾル溶液をテフロン（デュポン商標）シャーレ
（１００１１１１φ×１５ｆｉ深）に移し入れてゲル化
させた。 ■ＬＪ）のゲルの入ったシャーしをポリプロ
ピレン製容器（商品名 夕・・）＜−１２０關φ×２０
ｕ深）に入れフタをして密閉状態とした。
−昼夜放置後、溶媒が蒸発できるようにフタにピンホー
ルをあけ、恒温槽内で５０〜７０℃に促ち乾燥させたと
ころ、６日後に均質で室温雰囲気でも割れずに安定な乾
燥ゲル（５０ｆｉφ×５ｍｍ厚）力！得られた。この乾
燥ゲルを最高温度１１５０°Ｃで焼結することにより透
明で均質、な石英ガラスミ！得られた。以上が減圧処理
を含まない基本操作である。
ルをあけ、恒温槽内で５０〜７０℃に促ち乾燥させたと
ころ、６日後に均質で室温雰囲気でも割れずに安定な乾
燥ゲル（５０ｆｉφ×５ｍｍ厚）力！得られた。この乾
燥ゲルを最高温度１１５０°Ｃで焼結することにより透
明で均質、な石英ガラスミ！得られた。以上が減圧処理
を含まない基本操作である。
本発明における減圧処理は具体的には以下の３種に分け
られる。
られる。
■ 基本操作における■の工程をすべて減圧下で行なう
。装置的には第１図に示すとおりで原料液およびマチグ
ツト回転子を丸底フラスコに入れ、これをマノメータを
通しアスピレータと接続する。減圧下で溶媒（主にエタ
ノール）の蒸発をできるだけ防ぐために、原料の入った
丸底フラスコをマダネチツクスターラ付ウォータバスで
氷冷しながら、アスピレータにより）系全体を減圧する
。以下攪拌、超音波振動の操作はすべてこの状態で行な
う。
。装置的には第１図に示すとおりで原料液およびマチグ
ツト回転子を丸底フラスコに入れ、これをマノメータを
通しアスピレータと接続する。減圧下で溶媒（主にエタ
ノール）の蒸発をできるだけ防ぐために、原料の入った
丸底フラスコをマダネチツクスターラ付ウォータバスで
氷冷しながら、アスピレータにより）系全体を減圧する
。以下攪拌、超音波振動の操作はすべてこの状態で行な
う。
■ 基本操作における■のＰ Ｈ１ｌｌｌ整後、約２０
分間減圧処理１と同様な操作で原料ゾル溶液を減圧雰囲
りにさらす。
分間減圧処理１と同様な操作で原料ゾル溶液を減圧雰囲
りにさらす。
■ 基本操作における■の工程で、容器に移したゾル容
器がゲル化するまでゾルに入ったシャーレを真空用デシ
ケータに入れ、減圧処理■と同様な操作で原料ゾル容器
を減圧雰囲気にさらす。
器がゲル化するまでゾルに入ったシャーレを真空用デシ
ケータに入れ、減圧処理■と同様な操作で原料ゾル容器
を減圧雰囲気にさらす。
これら減圧処理１． Ｉｌ、Ｉにおける到達真空度はい
ずれも１００ｍｍＨ（７であった。
ずれも１００ｍｍＨ（７であった。
以上の減圧処理］＋ ＴＩ、Ｉｔのうち少なくとも１つ
の操作を行ない、得られたゲルを基本操作■と同様に乾
燥させた後、焼結したところ同様に透明で均質な石英ガ
ラスとなった。このようにして得られた石英ガラスは、
ビタカースＷ ａ ８００に９Ａ”比重２．２であ沙溶
融法による石英ガラスの物性値と一致した。また、赤外
、近赤外吸収スペクトルの分析結果の溶融法のものと７
全に一致した。
の操作を行ない、得られたゲルを基本操作■と同様に乾
燥させた後、焼結したところ同様に透明で均質な石英ガ
ラスとなった。このようにして得られた石英ガラスは、
ビタカースＷ ａ ８００に９Ａ”比重２．２であ沙溶
融法による石英ガラスの物性値と一致した。また、赤外
、近赤外吸収スペクトルの分析結果の溶融法のものと７
全に一致した。
さて、表１に今回得られた石英ガラスの減圧処理条件と
内部に存在する気泡の大きさ、数との関係をまとめた。
内部に存在する気泡の大きさ、数との関係をまとめた。
このｎｆＭてわかるとおり減圧処理の効果は著しいもの
がある。効果の順番としてはだいたい■ン１＞Ｉの傾向
が見られ■の処理を１回でも含む屯のは気泡の数が激減
してい為ことがわかる。さらに、実施例８に見られるよ
うに１、Ｉｌ、Ｉすべての減圧処理を行なった本のけ少
なくともこの顕微鏡観察では気泡は全く見られなかりた
。
がある。効果の順番としてはだいたい■ン１＞Ｉの傾向
が見られ■の処理を１回でも含む屯のは気泡の数が激減
してい為ことがわかる。さらに、実施例８に見られるよ
うに１、Ｉｌ、Ｉすべての減圧処理を行なった本のけ少
なくともこの顕微鏡観察では気泡は全く見られなかりた
。
低温で石英ガラスの合成ができるゾル−ゲル法において
、従来、内部に存在する気泡は大きな問題点となってい
たが、本発明に述べたような減圧処理を行なうことによ
り、この間Ｍけほぼ解決できたと言える。このように、
ゾルニゲル法により安価で高品質の石英ガラスが得られ
、これは工Ｃ製造用フォトマスク基板、ＴＩＰＴ基板、
さらに種々の光学部品や光フアイバー母材などにも利用
できるものである。
、従来、内部に存在する気泡は大きな問題点となってい
たが、本発明に述べたような減圧処理を行なうことによ
り、この間Ｍけほぼ解決できたと言える。このように、
ゾルニゲル法により安価で高品質の石英ガラスが得られ
、これは工Ｃ製造用フォトマスク基板、ＴＩＰＴ基板、
さらに種々の光学部品や光フアイバー母材などにも利用
できるものである。
第１図は減圧処理における装置図を示す。
■・・原料液
■・・マグネ−ｌト回転子
■・・マグネチー！クスターラ付つオータノくス■・・
真空コック ■・・マノメータ ■・・アスピレータ 表１は実施例１〜８における減圧処理条件と気泡の大良
さ、数との関係を示したもの。ただし、数は４０の倍率
によって顕微鏡観察したときに識別で六る単位平方ｎ中
に存在する気泡の平均値である。 以 上 出願人 株式会社 諏訪精工舎 代理人 弁理士 最土 務 表 １ （×４０で峻別できるもの） 第１図
真空コック ■・・マノメータ ■・・アスピレータ 表１は実施例１〜８における減圧処理条件と気泡の大良
さ、数との関係を示したもの。ただし、数は４０の倍率
によって顕微鏡観察したときに識別で六る単位平方ｎ中
に存在する気泡の平均値である。 以 上 出願人 株式会社 諏訪精工舎 代理人 弁理士 最土 務 表 １ （×４０で峻別できるもの） 第１図
Claims (5)
- （１） 金属フルコ千シトを加水分解して得られるゾル
溶液、場合によっては該溶液に微粉末シリカを加重たゾ
ル溶液に、攪拌、超音波振動、ＰＨ調整の操作を行ない
所定容器に移しゲル化させた後、乾燥させ乾燥ゲルとし
たものを焼結するゾル−ゲル法と呼ばれる石英ガラスの
製造方法において、原料ゾル溶液をゲル化までの工程の
中で少なくと本一度、減圧処理を行なうことを特徴とす
る石英ガラスの製造方法。 - （２） 上記減圧処理をゾル調整時、すなわち原料ゾル
溶液の攪拌、超音波振動時に行なうことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の石英ガラスの製造方法。 - （３） 上記減圧処理をＰＨＷ４整後、原料ゾル溶液を
所定容器に移す直前に行なうことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の石英ガラスの製造方法。 - （４）上記減圧処理を原料ゾル溶液を所定容器に移して
からゲル化までの間に行なうことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の石英ガラスの製造方法。 - （５）特許請求の範囲９４２項、Ｍｃｓ項、第４項記載
の減圧処理を２つ以、、）組み合わせることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19708683A JPS6090834A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19708683A JPS6090834A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090834A true JPS6090834A (ja) | 1985-05-22 |
Family
ID=16368487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19708683A Pending JPS6090834A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090834A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62246827A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-28 | Seiko Epson Corp | ガラスの製造方法 |
| KR20010038790A (ko) * | 1999-10-27 | 2001-05-15 | 윤종용 | 졸-겔 공정용 실리카 글래스의 제조장치 및 방법 |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP19708683A patent/JPS6090834A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62246827A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-28 | Seiko Epson Corp | ガラスの製造方法 |
| KR20010038790A (ko) * | 1999-10-27 | 2001-05-15 | 윤종용 | 졸-겔 공정용 실리카 글래스의 제조장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6090834A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS59131538A (ja) | 石英ガラスの製造法 | |
| JPS62265129A (ja) | シリカガラスの製造方法 | |
| JPS5992924A (ja) | 石英ガラスの製造法 | |
| JPS6046933A (ja) | 板状石英ガラスの製造法 | |
| JPH0114177B2 (ja) | ||
| JPH03187933A (ja) | シリカガラスの製造方法 | |
| JPS60239329A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS60131833A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS61236618A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS61186237A (ja) | 石英ガラス系光フアイバ−用母材の製造方法 | |
| JPS62288122A (ja) | ゾル−ゲル法によるガラス体の製造方法 | |
| JPS63182222A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH03174330A (ja) | ガラスの製造方法 | |
| JPS63144127A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS6330335A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPH0114178B2 (ja) | ||
| JPS63123824A (ja) | ガラスの製造方法 | |
| JPS6144720A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPH01138139A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPS61163128A (ja) | 光学ガラスの製造方法 | |
| JPS643814B2 (ja) | ||
| JPS5983956A (ja) | 石英ガラスの製造方法 | |
| JPS62265128A (ja) | シリカガラスを製造する方法 | |
| JPS6126525A (ja) | 石英ガラスの製造方法 |