JPS61236618A - 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
- JPS61236618A JPS61236618A JP7706185A JP7706185A JPS61236618A JP S61236618 A JPS61236618 A JP S61236618A JP 7706185 A JP7706185 A JP 7706185A JP 7706185 A JP7706185 A JP 7706185A JP S61236618 A JPS61236618 A JP S61236618A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- gel
- furnace
- sintering
- gas
- 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
- 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
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はゾル−ゲル法による石英ガラスの製造方法に関
する。
する。
石英ガラスはＩＣ製造工程中でるつぼやボード、炉心管
等に使用されるようになり、その有用性が認められ、更
に水酸基の少ないものや光学的均一性の良いものが開発
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や、フ
ォトマスク用石英ガラス基盤が最近注目されている。
等に使用されるようになり、その有用性が認められ、更
に水酸基の少ないものや光学的均一性の良いものが開発
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や、フ
ォトマスク用石英ガラス基盤が最近注目されている。
このように石英ガラスは種々の分野で使用されその利用
範囲も広がっている。しかし、石英ガラスの製造コスト
は高く、高価なことが問題になっている。安価で高品質
の石英ガラスを製造する方法として、ゾル−ゲル法が試
みられている。
範囲も広がっている。しかし、石英ガラスの製造コスト
は高く、高価なことが問題になっている。安価で高品質
の石英ガラスを製造する方法として、ゾル−ゲル法が試
みられている。
ゾル−グル法を用いて歩留り良く、大型の石英ガラスを
得る方法として、アルキルシリケートを加水分解したゾ
ル中に超微粉末シリカを加え、超音波等で分散し更にＰ
Ｈを３〜６に調整した後、５０〜９０℃で乾燥し、焼結
する方法がある。ドライゲル作製中の割れの問題と、焼
結中の割れやクラック生成の問題を同時に解決したもの
であり、かなり大きな石英ガラス（４１ｎｃｈφ以上）
が低コストで製造できるようになった。
得る方法として、アルキルシリケートを加水分解したゾ
ル中に超微粉末シリカを加え、超音波等で分散し更にＰ
Ｈを３〜６に調整した後、５０〜９０℃で乾燥し、焼結
する方法がある。ドライゲル作製中の割れの問題と、焼
結中の割れやクラック生成の問題を同時に解決したもの
であり、かなり大きな石英ガラス（４１ｎｃｈφ以上）
が低コストで製造できるようになった。
水酸基が少なく、気泡を含まない高品質の石英ガラスを
製造する為には、ドライゲルを緻密な構造の耐熱材によ
る閉容器中で焼結する方法が非常に有効である。
製造する為には、ドライゲルを緻密な構造の耐熱材によ
る閉容器中で焼結する方法が非常に有効である。
しかし閉容器中で単純に昇温し焼結する従来技術では、
石英ガラスの含水率を１００’Ｏｐｐｍまで低下させる
のが限界で、熔融石英の含水率３００ｐｐｍは達゛成で
きない。含水率は高温域での機械的強度に影響を与え、
薄層トランジスタ（ＴＰＴ）基盤のように高温で使用す
る場合、含水率の低下が必要となる。塩素処理により、
水酸基を塩素で置換し、見かけの含水率を低下させる方
法では、高温域での機械的強度の改善にはならない。
石英ガラスの含水率を１００’Ｏｐｐｍまで低下させる
のが限界で、熔融石英の含水率３００ｐｐｍは達゛成で
きない。含水率は高温域での機械的強度に影響を与え、
薄層トランジスタ（ＴＰＴ）基盤のように高温で使用す
る場合、含水率の低下が必要となる。塩素処理により、
水酸基を塩素で置換し、見かけの含水率を低下させる方
法では、高温域での機械的強度の改善にはならない。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは石英ガラスの含水率（水酸基の数
）を減少させ、高温域での機械的強度を強くするところ
にある。
の目的とするところは石英ガラスの含水率（水酸基の数
）を減少させ、高温域での機械的強度を強くするところ
にある。
本発明の石英ガラスの製造方法は、少なくともアルキル
シリケートおよび超微粉末シリカを原料トスルゾルーゲ
ル法による石英ガラスの低温合成法において、ドライゲ
ルを乾燥ガス雰囲気で焼結することを特徴とする。９０
０〜１３００℃の温度域で乾燥ガスを流しながら焼結す
ると効果的であシ、乾燥ガスはヘリウム・アルゴン・窒
素等の不活性ガスが適当である。
シリケートおよび超微粉末シリカを原料トスルゾルーゲ
ル法による石英ガラスの低温合成法において、ドライゲ
ルを乾燥ガス雰囲気で焼結することを特徴とする。９０
０〜１３００℃の温度域で乾燥ガスを流しながら焼結す
ると効果的であシ、乾燥ガスはヘリウム・アルゴン・窒
素等の不活性ガスが適当である。
アルキルシリケートおよび超微粉末シリカを原料として
作製したドライゲルは、９００〜１３００℃の温度域で
焼結が進行する。通常のセラミックス粉末の焼結と異な
り、シラノール基の脱水重合を伴うため、水の生成が同
温度域で起こる。生成した水分子が表面付近に残存する
と、５７−ｏ網目結合が切断され、再びシラノール基が
生成する。
作製したドライゲルは、９００〜１３００℃の温度域で
焼結が進行する。通常のセラミックス粉末の焼結と異な
り、シラノール基の脱水重合を伴うため、水の生成が同
温度域で起こる。生成した水分子が表面付近に残存する
と、５７−ｏ網目結合が切断され、再びシラノール基が
生成する。
含水率を低下させる為には、焼結を乾燥雰囲気で行なう
必要がある。
必要がある。
乾燥ガスを流しながら焼結すると、生成した水を逐時拡
散除去できる。また、乾燥ガスがキャリアーとして働き
、焼結体内部における水の拡散を促進する。反応性がな
く、分子径の小さい不活性ガスが適している。
散除去できる。また、乾燥ガスがキャリアーとして働き
、焼結体内部における水の拡散を促進する。反応性がな
く、分子径の小さい不活性ガスが適している。
焼結雰囲気と含水率との関係、含水率と高温域での機械
的強度との関係について実例を挙げて説明する。ゾルの
調製条件や、焼結プログラムを変化させた場合について
も例を挙げる。
的強度との関係について実例を挙げて説明する。ゾルの
調製条件や、焼結プログラムを変化させた場合について
も例を挙げる。
実施例１゜
エチル′シリケート４．４１と００５規定塩酸水溶液五
６ｔを激しく攪拌し、無色透明の均一溶液を得た。そこ
に超微粉末シリカ（ｈａｒｏａｉｔ ｏ ｘ −５０
）１．５Ｋｇを徐々に添加し、充分に攪拌した。
６ｔを激しく攪拌し、無色透明の均一溶液を得た。そこ
に超微粉末シリカ（ｈａｒｏａｉｔ ｏ ｘ −５０
）１．５Ｋｇを徐々に添加し、充分に攪拌した。
このゾルを２０℃に保ちながら２８ ＫＨｚの超音波を
２時間照射し、更に１５００Ｇの遠心力を１０分間かけ
た後、１μｍのフィルターを通過させた得られた均質度
の高いゾルを、０１規定アンモニア水でＰ Ｈ４，２に
調整してからポリプロピレン製容器（幅２０．×２０ｃ
ｒｎ×高さ１０ｃｒｎ）に深さが１ｔＭになる量注入し
た。開口率１％のフタをし、６０℃で７日間乾燥させた
ところ、−辺１４ｃｒｎ厚さ０．７ｃｍのドライゲルが
作製できた。
２時間照射し、更に１５００Ｇの遠心力を１０分間かけ
た後、１μｍのフィルターを通過させた得られた均質度
の高いゾルを、０１規定アンモニア水でＰ Ｈ４，２に
調整してからポリプロピレン製容器（幅２０．×２０ｃ
ｒｎ×高さ１０ｃｒｎ）に深さが１ｔＭになる量注入し
た。開口率１％のフタをし、６０℃で７日間乾燥させた
ところ、−辺１４ｃｒｎ厚さ０．７ｃｍのドライゲルが
作製できた。
拡散炉内にドライゲルを入れ、６０℃／ｈｒ の速度で
９００℃まで昇温し、純ヘリウムガスを０．５１− ／
ｍｉｘ （Ｄ流量で炉内に流入した・ °°°０で時
。
９００℃まで昇温し、純ヘリウムガスを０．５１− ／
ｍｉｘ （Ｄ流量で炉内に流入した・ °°°０で時
。
間保持した後、６０℃／ｈｔの速度で１２５０℃まで昇
温した。はとんど透明化した焼結体を別の炉に移し、１
３００℃で１時間保持し、平面化及び完全なる透明化を
行なった。得られた石英ガラスは１０×１０×α５ｍの
大きさで、含水率は５００ｐｐｍだった。
温した。はとんど透明化した焼結体を別の炉に移し、１
３００℃で１時間保持し、平面化及び完全なる透明化を
行なった。得られた石英ガラスは１０×１０×α５ｍの
大きさで、含水率は５００ｐｐｍだった。
厚さ１．２ｍ、フラットネス３μｍ以下に研磨し、１１
５０℃の拡散炉内に５時間型てかけたところ、フラット
ネスは１０μｍに変化した。同じ大きさの熔融石英につ
いて同様の熱経験をさせたところ、フラットネスは５μ
ｍ以下だった。
５０℃の拡散炉内に５時間型てかけたところ、フラット
ネスは１０μｍに変化した。同じ大きさの熔融石英につ
いて同様の熱経験をさせたところ、フラットネスは５μ
ｍ以下だった。
比較例１゜
実施例１と同様の方法で作製したドライゲルを拡散炉に
入れ、ガスを流入することなく、同様の熱処理を行なっ
た。別の炉に移し、１３００℃で１時間保持して透明石
英ガラスを得た。含水率は２０００ ｐｐｍだった。研
磨後１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、
フラットネスは５０μｍ以上に変化した。
入れ、ガスを流入することなく、同様の熱処理を行なっ
た。別の炉に移し、１３００℃で１時間保持して透明石
英ガラスを得た。含水率は２０００ ｐｐｍだった。研
磨後１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、
フラットネスは５０μｍ以上に変化した。
実施例２
実施例１と同様の方法で作製したドライゲル全拡散炉に
入れ、６０℃／ ｈ ｒの速度で９００℃まで昇温し、
ドライ窒素ガスをｏ、５Ｌ／ｓ＊の流量で炉内′に流入
した。９００℃で１時間保持した後、６０℃／ ｈ ｒ
の速度で１２５０℃まで昇温した。
入れ、６０℃／ ｈ ｒの速度で９００℃まで昇温し、
ドライ窒素ガスをｏ、５Ｌ／ｓ＊の流量で炉内′に流入
した。９００℃で１時間保持した後、６０℃／ ｈ ｒ
の速度で１２５０℃まで昇温した。
はとんど透明化した焼結体を別の炉に移し、１３００℃
で１時間保持し、平面化及び完全なる透明化を行なった
。含水率は７００ｐｐｍだった。
で１時間保持し、平面化及び完全なる透明化を行なった
。含水率は７００ｐｐｍだった。
厚さ１．２１ＲＩＩ ％ フラットネス３μｍ以下に研
磨し、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ
、フラットネスは１５μｍに変化した。
磨し、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ
、フラットネスは１５μｍに変化した。
比較例２゜
実施例１と同様の方法で作製したドライゲルを拡散炉に
入れ、９００℃から吸湿した窒素ガスを０．５７／ｍの
流量で炉内に流入した。その後、実施例２と同様の処理
を行ない、７．５Ｘ１５Ｘ０．５副の透明石英ガラスを
製造した。含水率は３０００ｐｐｍだった。研磨後１１
５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、フラット
ネスは１００μｍ以上に変化した。
入れ、９００℃から吸湿した窒素ガスを０．５７／ｍの
流量で炉内に流入した。その後、実施例２と同様の処理
を行ない、７．５Ｘ１５Ｘ０．５副の透明石英ガラスを
製造した。含水率は３０００ｐｐｍだった。研磨後１１
５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、フラット
ネスは１００μｍ以上に変化した。
実施例五
エチルシリケート４．４１と００５規定塩酸水溶液５．
４ｔを激しく攪拌し、無色透明の均一溶液を得た。そこ
に超微粉末シリカ２．８Ｖ４ｉ徐々に添加し、充分に攪
拌した。以下実施例１と同様の処理を行ない、−辺１４
ｃ１ｎ、厚さＣＬ７ｃｎｒのドライゲルを作製した。
４ｔを激しく攪拌し、無色透明の均一溶液を得た。そこ
に超微粉末シリカ２．８Ｖ４ｉ徐々に添加し、充分に攪
拌した。以下実施例１と同様の処理を行ない、−辺１４
ｃ１ｎ、厚さＣＬ７ｃｎｒのドライゲルを作製した。
拡散炉内にドライゲル金入れ、６０℃／ ｈ ｒの速度
で１０００℃まで昇温し、純ヘリウムガスを０５ｔ ／
ｍの流量で炉内に流入した。１０００℃で１時間保持
した後、６０℃／ ｈ ｒの速度で１３００℃まで昇温
した。半透明の焼結体を別の炉に移し、１３００℃で３
時間保持し、平面化及び完全なる透明化を行なった。得
られた石英ガラスは１０×１０交０．５ ｍの大きさで
、含水率は３００ｐｐｍだった。
で１０００℃まで昇温し、純ヘリウムガスを０５ｔ ／
ｍの流量で炉内に流入した。１０００℃で１時間保持
した後、６０℃／ ｈ ｒの速度で１３００℃まで昇温
した。半透明の焼結体を別の炉に移し、１３００℃で３
時間保持し、平面化及び完全なる透明化を行なった。得
られた石英ガラスは１０×１０交０．５ ｍの大きさで
、含水率は３００ｐｐｍだった。
厚さ１．２１１１１ ％ フラットネス５μｍ以下に研
磨し、１１５０℃の拡散炉内に６時間量てかけたところ
、フラットネスは５μｍ以下であり、熔融石英と同じ強
度だった。
磨し、１１５０℃の拡散炉内に６時間量てかけたところ
、フラットネスは５μｍ以下であり、熔融石英と同じ強
度だった。
実施例４゜
実施例１とＰ１様の方法で作製したドライゲルを拡散炉
に入れ、６０℃／ ｈ ｒの速度で９００℃まで昇温し
、純ヘリウムガスを０．５１７ｍの流量で炉内に流入し
た。９００℃で１時間保持した後、１０℃／ｈｒの速度
で１２５０℃まで昇温した。はとんど透明化した焼結体
を別の炉に移し、１３００℃で１時間保持した。得られ
た石英ガラスの含水率は３００ ｐｐｍだった。
に入れ、６０℃／ ｈ ｒの速度で９００℃まで昇温し
、純ヘリウムガスを０．５１７ｍの流量で炉内に流入し
た。９００℃で１時間保持した後、１０℃／ｈｒの速度
で１２５０℃まで昇温した。はとんど透明化した焼結体
を別の炉に移し、１３００℃で１時間保持した。得られ
た石英ガラスの含水率は３００ ｐｐｍだった。
厚さ１．２ｆｌ１ｍ％ フラットネス６μｍ以下に研磨
し、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、
フラットネスは５μｍ以下だった。
し、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたところ、
フラットネスは５μｍ以下だった。
実施例５゜
実施例３と同様の方法で作製したドライケルを拡散炉に
入詐、６０℃／ｈτの速度で９００℃まで昇温し、純ヘ
リウムガスをＱ、５ｔ／ｍａの流量で炉内に流入した。
入詐、６０℃／ｈτの速度で９００℃まで昇温し、純ヘ
リウムガスをＱ、５ｔ／ｍａの流量で炉内に流入した。
９００℃で１時間保持した稜、１０℃／ ｈ ｒ （７
） 速ｇで１３００℃まで昇温した。半透明の焼結体を
別の炉に移し、１！ｉ００℃で３時間保持した。得られ
た石英ガラスの含水率は１００ ｐｐｍだった。
） 速ｇで１３００℃まで昇温した。半透明の焼結体を
別の炉に移し、１！ｉ００℃で３時間保持した。得られ
た石英ガラスの含水率は１００ ｐｐｍだった。
厚さ１．２ ｔｍ 、フラットネス３μｍ以下で研磨し
、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたとこ
′ろ、７ラツトネスは変化しなかった。
、１１５０℃の拡散炉内に３時間量てかけたとこ
′ろ、７ラツトネスは変化しなかった。
１１５０℃における機械的強度を第１図に示す。含水−
が増加すると、強度が急激に減少する。
が増加すると、強度が急激に減少する。
シラノール基を塩素等で置換し、見かけの含水率を減ら
した石英ガラスはライン上にのらず、フラットネスの変
化量は大きくなる。市販されている含水率ｏｐｐｍの合
成石英ガラスについて同様の熱試験を行なったところ、
フラットネスは２０μｍに変化した。
した石英ガラスはライン上にのらず、フラットネスの変
化量は大きくなる。市販されている含水率ｏｐｐｍの合
成石英ガラスについて同様の熱試験を行なったところ、
フラットネスは２０μｍに変化した。
以上述べたように本発明によれば、少なくともアルキル
シリケートおよび超微粉末シリカを原料とするゾル−ゲ
ル法による石英ガラスの低温合成法において、ドライゲ
ルを乾燥ガス雰囲気で焼結することによシ１石英ガラス
の含水率を減少させ、高温域での機械的強度を強くする
効果を有する平板を例に説明したが、チューブでもロン
ドでも同様の効果が得られ、炉心管として利用できるな
ど、合成石英ガラスの応用範囲を著しく拡大するもので
ある。
シリケートおよび超微粉末シリカを原料とするゾル−ゲ
ル法による石英ガラスの低温合成法において、ドライゲ
ルを乾燥ガス雰囲気で焼結することによシ１石英ガラス
の含水率を減少させ、高温域での機械的強度を強くする
効果を有する平板を例に説明したが、チューブでもロン
ドでも同様の効果が得られ、炉心管として利用できるな
ど、合成石英ガラスの応用範囲を著しく拡大するもので
ある。
第１図は１０Ｘ１０Ｘ０．１２ｃｒｎ、フラットネス３
μｍ以下の石英ガラス板を１１５０℃の拡散炉内に３時
間室てかけた時の、含水率とフラットネスの関係を示す
図。 以 上
μｍ以下の石英ガラス板を１１５０℃の拡散炉内に３時
間室てかけた時の、含水率とフラットネスの関係を示す
図。 以 上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）少なくともアルキルシリケートおよび超微粉末シリ
カを原料とするゾル−ゲル法による石英ガラスの低温合
成法において、ドライゲルを乾燥ガス雰囲気で焼結する
ことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 ２）９００〜１３００℃の温度域で乾燥ガスを流しなが
ら焼結す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。 ３）乾燥ガスは、ヘリウム・アルゴン・窒素等の不活性
ガスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項記載の石英ガラスの製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7706185A JPS61236618A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7706185A JPS61236618A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236618A true JPS61236618A (ja) | 1986-10-21 |
Family
ID=13623275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7706185A Pending JPS61236618A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801026A4 (ja) * | 1994-12-26 | 1997-11-19 |
-
1985
- 1985-04-11 JP JP7706185A patent/JPS61236618A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801026A4 (ja) * | 1994-12-26 | 1997-11-19 |
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