JPS6144720A - 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
- JPS6144720A JPS6144720A JP16507784A JP16507784A JPS6144720A JP S6144720 A JPS6144720 A JP S6144720A JP 16507784 A JP16507784 A JP 16507784A JP 16507784 A JP16507784 A JP 16507784A JP S6144720 A JPS6144720 A JP S6144720A
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- JP
- Japan
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- quartz glass
- water
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- glass
- 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
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (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】
〔技術分野〕
本発明は、ゾル−ゲル法による石英ガラスの製造法に関
する。
する。
近年、石英ガラスは、高純度化が進み、半導体の製造工
程におけるルツボやボート、拡散炉の炉心管など幅広く
用いられるようになり、理化学用機器、光学測定用のセ
ルとしてもよく使用されている。さらに最近では、水酸
基含有量の少ないものおよび光学的均質性に優れた高品
質な石英ガラスが開発され、各種の光学的用途に応用さ
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、このように用途の広い石英ガラスは、現在一般に
次に示す８種類の方法で製造されている。
程におけるルツボやボート、拡散炉の炉心管など幅広く
用いられるようになり、理化学用機器、光学測定用のセ
ルとしてもよく使用されている。さらに最近では、水酸
基含有量の少ないものおよび光学的均質性に優れた高品
質な石英ガラスが開発され、各種の光学的用途に応用さ
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、このように用途の広い石英ガラスは、現在一般に
次に示す８種類の方法で製造されている。
（１）天然水晶を洗浄し溶融する方法
（２）高純Ｋ ＢｔＣＩｋ４’ｔたはＢｉＨａ’ｆｃｗ
、料としテＢ１０ｚを製造する方法 （８）天然珪砂を溶融する方法（泡を含有する石英ガラ
スが得られる） しかし、以上のいずれの製造法も原料費が高価なこと、
高温処理が必要であることなどＫより製造コストが高く
、よって石英ガラスは、非常に高価であり、これが使用
上の問題点となっている。
、料としテＢ１０ｚを製造する方法 （８）天然珪砂を溶融する方法（泡を含有する石英ガラ
スが得られる） しかし、以上のいずれの製造法も原料費が高価なこと、
高温処理が必要であることなどＫより製造コストが高く
、よって石英ガラスは、非常に高価であり、これが使用
上の問題点となっている。
そこで高品質な石英ガラスの安価な製造法として最近特
に注目されているのが、ゾル−ゲル法による石英ガラス
の製造であるが、現在様々の研究所等で研究されている
ものの、多数の問題点をかかえ、実用化には至っていな
い。このゾル−ゲル法による石英ガラス製造の一手法と
して次のような方法が考案されている。すなわち、エチ
ルシリケ−） （５ｊ（ＯＥＣ）４）ｅ水および塩酸を
混合、撹拌しエチルシリケートの加水分解溶液を調製し
、この溶液に微粉末シリカを混合、分散させゾル状態と
する。あるいはエチルシリケート、水、塩酸および微粉
末シリカを同時に混合し、撹拌ならびに分散処理を加え
ゾル状態とする。そして該ゾルのＰＨ値をアンモニア水
等の弱塩基の滴下により８〜６に調整、さらに必要に応
じて熱処理などを加え乾燥ゲルを作製する。こむで得ら
れた塊状の乾燥ゲルを炉に入れ、所定の温度プ日グラム
で焼結を行ない石英ガラスとするものである。
に注目されているのが、ゾル−ゲル法による石英ガラス
の製造であるが、現在様々の研究所等で研究されている
ものの、多数の問題点をかかえ、実用化には至っていな
い。このゾル−ゲル法による石英ガラス製造の一手法と
して次のような方法が考案されている。すなわち、エチ
ルシリケ−） （５ｊ（ＯＥＣ）４）ｅ水および塩酸を
混合、撹拌しエチルシリケートの加水分解溶液を調製し
、この溶液に微粉末シリカを混合、分散させゾル状態と
する。あるいはエチルシリケート、水、塩酸および微粉
末シリカを同時に混合し、撹拌ならびに分散処理を加え
ゾル状態とする。そして該ゾルのＰＨ値をアンモニア水
等の弱塩基の滴下により８〜６に調整、さらに必要に応
じて熱処理などを加え乾燥ゲルを作製する。こむで得ら
れた塊状の乾燥ゲルを炉に入れ、所定の温度プ日グラム
で焼結を行ない石英ガラスとするものである。
この方法による石英ガラス製造の問題点の一つとして、
焼結後のガラス中に゛種々の異物（結晶、ゴミなどで大
きさθ〜１５０μ常程度のもの）が、存在し高品質な石
英ガラスが得られない仁とがあげられる。この原因の一
つとしてあけられるのが、ゾル調整後のアンモニア水な
どの弱塩基の滴下による該ゾルのＰＨ値調整の際、ｐａ
値の不均一による部分的な粒子の急成長があけられる。
焼結後のガラス中に゛種々の異物（結晶、ゴミなどで大
きさθ〜１５０μ常程度のもの）が、存在し高品質な石
英ガラスが得られない仁とがあげられる。この原因の一
つとしてあけられるのが、ゾル調整後のアンモニア水な
どの弱塩基の滴下による該ゾルのＰＨ値調整の際、ｐａ
値の不均一による部分的な粒子の急成長があけられる。
この場合、粒子はゲル状になり、乾燥ゲル中にも存在し
、焼結の際にも消滅することなく、異物としてガラス中
に残存してしまう。
、焼結の際にも消滅することなく、異物としてガラス中
に残存してしまう。
本発明の目的は、前述のごとき問題点を解決するもので
、焼結後のガラス中の異物の原因となるゾル中の粒子の
急成長の生成を抑制することにより透明均質な高品質石
英ガラスの製造法を提供することである。
、焼結後のガラス中の異物の原因となるゾル中の粒子の
急成長の生成を抑制することにより透明均質な高品質石
英ガラスの製造法を提供することである。
エチルシリケート（５ｉ（ｏｘｃ）Ｊ＋水、塩酸、微粉
末シリカ（例えば、Ａｇｒｏｓｉｌ（Ｄｇｇｇｗｃａ社
） ＃ ｃａｂ−ｏ−ａｉｌ（Ｃｏｂｏｔ社） 、 Ｔ
Ｆｒａｎｓｉｌ（’ｆ’ｒａｎｓｏＬ社） 、 Ｄ、Ｃ
。
末シリカ（例えば、Ａｇｒｏｓｉｌ（Ｄｇｇｇｗｃａ社
） ＃ ｃａｂ−ｏ−ａｉｌ（Ｃｏｂｏｔ社） 、 Ｔ
Ｆｒａｎｓｉｌ（’ｆ’ｒａｎｓｏＬ社） 、 Ｄ、Ｃ
。
ＢＢｌｌｌｃａ（Ｄｏ Ｃａｎｉｎｇ社）およびＡｒｃ
５ｉｌｉｃａ（２２０社）など）を混合し、撹拌、超
音波分散等の処理により均一性の高いゾルとする。この
後の処理として、アンモニア水などの弱塩基の滴下によ
り、該調製ゾルのＰＨ値の調整金性なうのであるが１本
発明においては、弱塩基の滴下の際、撹拌と該ゾルへの
超音波照射とを併用し該ゾル中のＰＨ値の均一化を計る
ものである。なお本発明の詳細に関しては、□以下の実
施例にて説明することにする。
５ｉｌｉｃａ（２２０社）など）を混合し、撹拌、超
音波分散等の処理により均一性の高いゾルとする。この
後の処理として、アンモニア水などの弱塩基の滴下によ
り、該調製ゾルのＰＨ値の調整金性なうのであるが１本
発明においては、弱塩基の滴下の際、撹拌と該ゾルへの
超音波照射とを併用し該ゾル中のＰＨ値の均一化を計る
ものである。なお本発明の詳細に関しては、□以下の実
施例にて説明することにする。
市販のエチルシリケート（Ｓ＜（ＯＦＣ）４ａｇｏ婦
と０．０２ＮＨ（：Ａ １８５−とを混合し、激しく撹
拌すると加水分解反応が起こり加分間はどで均一透明な
溶液となりた。さらＫ Ｈ２Ｏ１８５−を該溶液に加え
ると、白濁したものの加分程度の撹拌で均一透明化した
該溶液に微粉末シリカ（商品名二アエロジルＯＸ ５０
（Ｄｅｇｇｗｓａ社） １１２．５ ｆを添加し、撹
拌２〜８時間、超音波照射（撹拌併用）２〜５時間を行
ない外見上均一な白色ゾルとなった。あるいは上記の原
料を同時に混合し、同様の分散操作を行なった場合にも
、同様の白色ゾルが調製できた。
と０．０２ＮＨ（：Ａ １８５−とを混合し、激しく撹
拌すると加水分解反応が起こり加分間はどで均一透明な
溶液となりた。さらＫ Ｈ２Ｏ１８５−を該溶液に加え
ると、白濁したものの加分程度の撹拌で均一透明化した
該溶液に微粉末シリカ（商品名二アエロジルＯＸ ５０
（Ｄｅｇｇｗｓａ社） １１２．５ ｆを添加し、撹
拌２〜８時間、超音波照射（撹拌併用）２〜５時間を行
ない外見上均一な白色ゾルとなった。あるいは上記の原
料を同時に混合し、同様の分散操作を行なった場合にも
、同様の白色ゾルが調製できた。
以上のようにして調製した白色ゾルに対して、次のよう
な操作を行なった。
な操作を行なった。
（１）嬉１図に示すような装置を用い、撹拌治具１で撹
拌しながら、該ゾル２に０．Ｉ Ｎアンモニア水８を滴
下し、ＰＨ値を８〜５に調整した。
拌しながら、該ゾル２に０．Ｉ Ｎアンモニア水８を滴
下し、ＰＨ値を８〜５に調整した。
（２）第２図に示すように装置を用い、超音波洗浄器４
で該ゾル２に超音波を照射し、撹拌も併用しながら、０
．ＩＮアンモニア水を滴下し、ＰＨ値を８〜５１Ｃ調整
した。なお５は水である。
で該ゾル２に超音波を照射し、撹拌も併用しながら、０
．ＩＮアンモニア水を滴下し、ＰＨ値を８〜５１Ｃ調整
した。なお５は水である。
（１） 、 （２）の操作をした後、それぞれ大きさ３
６ Ｘ ２８ Ｘ１２ （ｃｍ）のポリプロピレン族の
容器に６００ ？該処理ゾルを投入し、フタをして、密
閉状態に２ゲル化させた、各ゾルのゲル化後、収縮が始
まった時点で、容器のフタを乾燥速度調節のため、穴あ
きの所定の開孔率のものに変え、乾燥機に入れ、室温か
ら昇温速度５′Ｃ／Ｌτでω℃〜（資）℃にし、以後こ
の温度で収縮乾燥し、７〜１０日間で、大きさ２５．８
Ｘ１９．５ Ｘ Ｏ，５（ｍ）の乾燥ゲルを得た、この
乾燥ゲルを焼結炉に投入し、所定の昇温方法により、加
熱焼結し、１８００℃にて、透明なガラス体を得た、大
きさｌｓ、ｓ Ｘ １４．８ Ｘ Ｏ，８５（ｍ）で、
重量１ｇＯ１前後であった。
６ Ｘ ２８ Ｘ１２ （ｃｍ）のポリプロピレン族の
容器に６００ ？該処理ゾルを投入し、フタをして、密
閉状態に２ゲル化させた、各ゾルのゲル化後、収縮が始
まった時点で、容器のフタを乾燥速度調節のため、穴あ
きの所定の開孔率のものに変え、乾燥機に入れ、室温か
ら昇温速度５′Ｃ／Ｌτでω℃〜（資）℃にし、以後こ
の温度で収縮乾燥し、７〜１０日間で、大きさ２５．８
Ｘ１９．５ Ｘ Ｏ，５（ｍ）の乾燥ゲルを得た、この
乾燥ゲルを焼結炉に投入し、所定の昇温方法により、加
熱焼結し、１８００℃にて、透明なガラス体を得た、大
きさｌｓ、ｓ Ｘ １４．８ Ｘ Ｏ，８５（ｍ）で、
重量１ｇＯ１前後であった。
これら２種類の石英ガラス内部を光学顕微鏡で観察した
ところ、（１）と（２）の間には大きな差が生じている
ことが確認された、つまり伐）のガラス中には、はとん
ど異物がないのに対し、（υのガラス中には、１００μ
ｍ程度まで種々の大きさの異物（結晶、気泡など）が多
数存在した。また、（１）Ｋ比べると（２）の方が、飾
結ムラが少なかった。これらのガラスに関する緒特性分
析の結果は、どのサンプルもビッカース硬度８００ψ♂
、比重２．２．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、溶融石英ガラスと一致した。
ところ、（１）と（２）の間には大きな差が生じている
ことが確認された、つまり伐）のガラス中には、はとん
ど異物がないのに対し、（υのガラス中には、１００μ
ｍ程度まで種々の大きさの異物（結晶、気泡など）が多
数存在した。また、（１）Ｋ比べると（２）の方が、飾
結ムラが少なかった。これらのガラスに関する緒特性分
析の結果は、どのサンプルもビッカース硬度８００ψ♂
、比重２．２．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、溶融石英ガラスと一致した。
したがって、ＰＨ値調整方法として（２）を用いたもの
は、非常に高品質な石英ガラスでおることが判明した。
は、非常に高品質な石英ガラスでおることが判明した。
このよう圧して本発明により製造される石英ガラスは、
ゾルのＰＨ値調整の際に超音波照射する仁とによりＰＭ
値の均一性が向上するため、従来から問題となっていた
ガラス中の異物が微量となり、非常に高品質な石英ガラ
スである。また、溶融法などに比べ、かなり低コストで
製造できる等、大きな利点を有する。したがって、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、高純度、欠陥が少ないなど良好な石英ガ
ラスが容易に製造可能となるため、工Ｃフォトマスク基
板、光フアイバー用母材など、種々の分野に応用が広が
るものと考える。
ゾルのＰＨ値調整の際に超音波照射する仁とによりＰＭ
値の均一性が向上するため、従来から問題となっていた
ガラス中の異物が微量となり、非常に高品質な石英ガラ
スである。また、溶融法などに比べ、かなり低コストで
製造できる等、大きな利点を有する。したがって、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、高純度、欠陥が少ないなど良好な石英ガ
ラスが容易に製造可能となるため、工Ｃフォトマスク基
板、光フアイバー用母材など、種々の分野に応用が広が
るものと考える。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例で用いた
ゾルのＰＲ調整用の装置を示す図である。 以 上
ゾルのＰＲ調整用の装置を示す図である。 以 上
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−ゲル法による石英ガラスの製造において、
ゾル調製工程中、アンモニア水など弱塩基の滴下による
ゾルのＰＨ値調整を撹拌と超音波照射を併用して行なう
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 |
|---|---|---|---|
| JP16507784A JPS6144720A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507784A JPS6144720A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144720A true JPS6144720A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15805429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16507784A Pending JPS6144720A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144720A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58185440A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-29 | Seiko Epson Corp | 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 |
| JPS5978948A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-08 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造法 |
| JPS59102832A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-14 | Seiko Epson Corp | ホウケイ酸ガラス製造法 |
| JPS59116135A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-04 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP16507784A patent/JPS6144720A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58185440A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-29 | Seiko Epson Corp | 合成シリカ系ガラス及びその製造方法 |
| JPS5978948A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-08 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造法 |
| JPS59102832A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-14 | Seiko Epson Corp | ホウケイ酸ガラス製造法 |
| JPS59116135A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-04 | Seiko Epson Corp | 石英ガラスの製造方法 |
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