JPS6158832A - 透明石英ガラス用材料 - Google Patents
透明石英ガラス用材料Info
- Publication number
- JPS6158832A JPS6158832A JP18158984A JP18158984A JPS6158832A JP S6158832 A JPS6158832 A JP S6158832A JP 18158984 A JP18158984 A JP 18158984A JP 18158984 A JP18158984 A JP 18158984A JP S6158832 A JPS6158832 A JP S6158832A
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- JP
- Japan
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- silicon dioxide
- quartz glass
- transparent quartz
- sintered body
- amorphous silicon
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- Granted
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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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は真空溶融法によって透明な石英ガラスを製造す
るに適した材料に関するものである。
るに適した材料に関するものである。
従来工業的規模で透明石英ガラスを製造する方法として
ベルヌーイ法あるいは真空焼結法が知られている。ベル
ヌーイ法は水晶粉又は非晶質二酸化珪素粉をアルゴン−
酸素プラズマ炎あるいは酸水素炎等の炎中に供給して゛
溶融させ、透明石英ガラスを得るものであり、また真空
焼結法は水晶粉をグラファイト製ルツボに入れ真空下で
長時間焼結溶融することにより透明石英ガラスを（ｑる
ものである。
ベルヌーイ法あるいは真空焼結法が知られている。ベル
ヌーイ法は水晶粉又は非晶質二酸化珪素粉をアルゴン−
酸素プラズマ炎あるいは酸水素炎等の炎中に供給して゛
溶融させ、透明石英ガラスを得るものであり、また真空
焼結法は水晶粉をグラファイト製ルツボに入れ真空下で
長時間焼結溶融することにより透明石英ガラスを（ｑる
ものである。
しかし、ベルヌーイ法では、原料供給の速さに限度があ
る等のことから生ずる生産性の悪さ、あるいは純度のよ
い製品を得るにはエネルギーコストが高くなるなどの不
都合点があり、また真空焼語法では、前記ベルヌーイ法
に比し、泡が多く高、純度のものが期待できず、水晶粉
を使用しているため原料供給に難点がある。
る等のことから生ずる生産性の悪さ、あるいは純度のよ
い製品を得るにはエネルギーコストが高くなるなどの不
都合点があり、また真空焼語法では、前記ベルヌーイ法
に比し、泡が多く高、純度のものが期待できず、水晶粉
を使用しているため原料供給に難点がある。
このように透明石英ガラスを得るための原料としては非
晶質二酸化珪素粉又は水晶粉が通常用いられ、非晶質二
酸化珪素粉を原料とする場合は純度の高いものが要求さ
れ、殊に一等溶融過程において結晶化をもたらす不純物
の存在は好ましくないとされていた。
晶質二酸化珪素粉又は水晶粉が通常用いられ、非晶質二
酸化珪素粉を原料とする場合は純度の高いものが要求さ
れ、殊に一等溶融過程において結晶化をもたらす不純物
の存在は好ましくないとされていた。
本発明者等は上記の如き実情に鑑み種々考究した結果、
資源的制約のない非晶質二酸化珪素粉を原料とした・真
空溶融法による透明石英ガラスの製造法を見出した。こ
の方法は、非晶質二酸化珪素粉を加熱して結晶かつ焼結
して焼結体を得、ついでこれを真空下溶融してガラス化
させることを特徴とするものであり、本発明はこれを実
施するに好適な材料を提供することを目的とするもので
ある。
資源的制約のない非晶質二酸化珪素粉を原料とした・真
空溶融法による透明石英ガラスの製造法を見出した。こ
の方法は、非晶質二酸化珪素粉を加熱して結晶かつ焼結
して焼結体を得、ついでこれを真空下溶融してガラス化
させることを特徴とするものであり、本発明はこれを実
施するに好適な材料を提供することを目的とするもので
ある。
本発明は上記目的を達成するため、非晶質二酸化珪素粉
に該二酸化珪素を加熱により結晶化させるに必要なアル
カリ金属を含有せしめてなることを特徴とした透明石英
ガラスの製造用材料に係るものである。
に該二酸化珪素を加熱により結晶化させるに必要なアル
カリ金属を含有せしめてなることを特徴とした透明石英
ガラスの製造用材料に係るものである。
以下本発明の詳細について説明すると、前記したように
本発明者等が別途開発した透明石英ガラスの製造法にお
いては、従来の方法の如く非晶質二酸化珪素粉又は水晶
粉等の原料を直接ガラス化せしめるものではなく、原料
粉を結晶化し、焼結化して焼結体を得る仮焼プロセスを
有する。即ち、非晶質二酸化珪素粉を適宜な容器に充填
し、加熱により焼結化して固型物を得、ついでこれを真
空加熱炉で溶融せしめてガラス化させることにあり、こ
れによって、従来の如く原料粉を直接ガラス化させる方
法に比し、生産性が大幅に向上する。従ってこの方法を
実施する上での決め手は前記仮焼プロセスにおいて如何
に容易に焼結体を得るかであるが、これと同時に最終的
に得られるガラスインゴットの純度が高いことも要求さ
れる。従来方法によって透明石英ガラスを製造する場合
、品質と生産性とは通常相対的なものであり、双方を満
足させる方法１１手段が当然型まれる。
本発明者等が別途開発した透明石英ガラスの製造法にお
いては、従来の方法の如く非晶質二酸化珪素粉又は水晶
粉等の原料を直接ガラス化せしめるものではなく、原料
粉を結晶化し、焼結化して焼結体を得る仮焼プロセスを
有する。即ち、非晶質二酸化珪素粉を適宜な容器に充填
し、加熱により焼結化して固型物を得、ついでこれを真
空加熱炉で溶融せしめてガラス化させることにあり、こ
れによって、従来の如く原料粉を直接ガラス化させる方
法に比し、生産性が大幅に向上する。従ってこの方法を
実施する上での決め手は前記仮焼プロセスにおいて如何
に容易に焼結体を得るかであるが、これと同時に最終的
に得られるガラスインゴットの純度が高いことも要求さ
れる。従来方法によって透明石英ガラスを製造する場合
、品質と生産性とは通常相対的なものであり、双方を満
足させる方法１１手段が当然型まれる。
本発明者等はこの要求に応えるべく種々考究した結果、
焼結体を精品質の状態で得ること、即ち、非晶質二酸化
珪素を加熱にＪ：って容易に結晶かつ焼結化せしめるた
め予めアルカリ金属を含有させること、そして含有させ
たアルカリ成分をガラス化のため溶融する際真空下で処
理することにより除去する方法を見出した。前記したよ
うに従来方法においては結晶化のプロセスはない故、原
料として使用される非晶質二酸化珪素粉中には結晶化に
起因する成分は不純物として積極的に除去されるか、か
かる不純物を含まない原料が選択されるが本発明におい
ては必須条件である。ここで純度の高い透明石英ガラス
を得ることと、原料中に不純物を添加するもしくは純度
の低い非晶質二酸化珪素を選択使用することとは相反す
ることになるが、仮焼プロセスによって得られた焼結体
を真空下で溶融することにより不純成分を除去する。こ
れは焼結体を真空下で加熱溶融してガラス化する際に結
晶化に寄与したアルカリ金属が容易にｌ１１１脱し排気
されることによる。
焼結体を精品質の状態で得ること、即ち、非晶質二酸化
珪素を加熱にＪ：って容易に結晶かつ焼結化せしめるた
め予めアルカリ金属を含有させること、そして含有させ
たアルカリ成分をガラス化のため溶融する際真空下で処
理することにより除去する方法を見出した。前記したよ
うに従来方法においては結晶化のプロセスはない故、原
料として使用される非晶質二酸化珪素粉中には結晶化に
起因する成分は不純物として積極的に除去されるか、か
かる不純物を含まない原料が選択されるが本発明におい
ては必須条件である。ここで純度の高い透明石英ガラス
を得ることと、原料中に不純物を添加するもしくは純度
の低い非晶質二酸化珪素を選択使用することとは相反す
ることになるが、仮焼プロセスによって得られた焼結体
を真空下で溶融することにより不純成分を除去する。こ
れは焼結体を真空下で加熱溶融してガラス化する際に結
晶化に寄与したアルカリ金属が容易にｌ１１１脱し排気
されることによる。
非晶質二酸化珪素粉にアルカリ金属として例えば鴎成分
を重旦比１．ｏｏｏｐｐｍ付加したものをルツボ等の容
器に充填し１．０００℃以上に加熱すると、結晶化した
多孔状の焼結体が得られる。
を重旦比１．ｏｏｏｐｐｍ付加したものをルツボ等の容
器に充填し１．０００℃以上に加熱すると、結晶化した
多孔状の焼結体が得られる。
この焼結体はβ−クリストバライトの結晶質をもつもの
であり、加熱により徐々に溶融せず融点が一意的なもの
で約１，７００℃以上である。一方アルカリ金属成分が
分解脱離する温度は前記融点以下であるから、焼結体が
溶融されるまでに不純成分の十分な脱離除去が可能にな
る。これは焼結体が結晶化され多孔質に形成されている
ことによるもので、焼結体が溶融されるまでにその内部
はほとんど真空化される。本発明者等の実験によると、
前記に示す例の如く賜成分を重量比で１．Ｏｏ ｏ ｐ
ｐｍ付加した非晶質二酸化珪素粉をルツボに充填し、大
気下で１，１００℃まで加熱してβ−クリストバライト
質の焼結体を得、これを３００℃以上に保持して真空炉
で１．７５０℃まで加熱してガラス化させた場合の一成
分は数ｐｐｍであった。
であり、加熱により徐々に溶融せず融点が一意的なもの
で約１，７００℃以上である。一方アルカリ金属成分が
分解脱離する温度は前記融点以下であるから、焼結体が
溶融されるまでに不純成分の十分な脱離除去が可能にな
る。これは焼結体が結晶化され多孔質に形成されている
ことによるもので、焼結体が溶融されるまでにその内部
はほとんど真空化される。本発明者等の実験によると、
前記に示す例の如く賜成分を重量比で１．Ｏｏ ｏ ｐ
ｐｍ付加した非晶質二酸化珪素粉をルツボに充填し、大
気下で１，１００℃まで加熱してβ−クリストバライト
質の焼結体を得、これを３００℃以上に保持して真空炉
で１．７５０℃まで加熱してガラス化させた場合の一成
分は数ｐｐｍであった。
本発明はかかる知見に基づくものであるが、結晶化に必
要なアルカリ金属としては前記焼結体の融点以下で分解
脱離するものであれば、任意ではあるが、本発明者等の
知見によると南を使用することが好ましい。又含有間は
結晶化に必要な伍であり、１００ ｐｐｍ以上２．ｏｏ
ｏｐｐｍ程度で満足できる効果が得られる。なおアルカ
リ金属は均一な状態で非晶質二酸化珪素粉に存在するこ
とが要求され、例えば適最の水に鳩を加えたものに非晶
質二酸化珪素粉を混合した後脱水し乾燥することにより
、粉体に臨成分を所望量均一に付着させることができる
。
要なアルカリ金属としては前記焼結体の融点以下で分解
脱離するものであれば、任意ではあるが、本発明者等の
知見によると南を使用することが好ましい。又含有間は
結晶化に必要な伍であり、１００ ｐｐｍ以上２．ｏｏ
ｏｐｐｍ程度で満足できる効果が得られる。なおアルカ
リ金属は均一な状態で非晶質二酸化珪素粉に存在するこ
とが要求され、例えば適最の水に鳩を加えたものに非晶
質二酸化珪素粉を混合した後脱水し乾燥することにより
、粉体に臨成分を所望量均一に付着させることができる
。
（発明の効果）
本発明に係る透明石英ガラス用材料は、以上の説明から
明らかなように非晶質二酸化珪素粉：にアルカリ金属を
含有せしめたものであるからミ′仮焼により結晶化した
焼結体を得るに容易である。−即ちアルカリ金属を含ま
ない非晶質二酸化珪素により結晶化した焼結体を得よう
とした場合は、１５００℃以上に加熱しても容易に結晶
化せずしかも結晶化前の加熱温度で焼結化するため、得
られた暢結イ木Ｌｅｔ北名７４留のものでムｈガラフ４
− Ｔ輝Ｌ−ｊぐける不純物除去を困難にする。しかる
に本発明による材料を使用した場合は、１．”Ｉ００’
ＣＦ１度の加熱温度で結晶化した焼結体が１！７られる
ので生産性が高く、かつこれを真空溶融によりガラス化
した場合不純物の除去が容易になり純度のよい透明石英
ガラスが得られる。
明らかなように非晶質二酸化珪素粉：にアルカリ金属を
含有せしめたものであるからミ′仮焼により結晶化した
焼結体を得るに容易である。−即ちアルカリ金属を含ま
ない非晶質二酸化珪素により結晶化した焼結体を得よう
とした場合は、１５００℃以上に加熱しても容易に結晶
化せずしかも結晶化前の加熱温度で焼結化するため、得
られた暢結イ木Ｌｅｔ北名７４留のものでムｈガラフ４
− Ｔ輝Ｌ−ｊぐける不純物除去を困難にする。しかる
に本発明による材料を使用した場合は、１．”Ｉ００’
ＣＦ１度の加熱温度で結晶化した焼結体が１！７られる
ので生産性が高く、かつこれを真空溶融によりガラス化
した場合不純物の除去が容易になり純度のよい透明石英
ガラスが得られる。
手続補正Ｃ
昭和６０年１１月２８日
１、事件の表示
昭和５９年１Ｓ１許願第１８１５８９号２、発明の名称
透明石英ガラス用材料
３、補正をする者
事件との関係 特 許 出 願 人
日本酸素株式会社
４、代理人
東京都千代田区鍛冶町−丁目９番１６月５、補正命令の
日ｆζ１ 自発提出 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 （１） 明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り訂
正する。
日ｆζ１ 自発提出 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 （１） 明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り訂
正する。
（ａ 同書第２頁第３行、同頁第７行及び同頁第１５行
から第３頁第１行の「真空焼結法」を「爽空溶融法」に
夫々訂正する。
から第３頁第１行の「真空焼結法」を「爽空溶融法」に
夫々訂正する。
（３）同δ第３頁第７行から第８行の［溶融過程におい
て結晶化」を「ガラスの失透」に、同頁第１４行の「か
つ」を「化させると共に」に夫々訂正する。
て結晶化」を「ガラスの失透」に、同頁第１４行の「か
つ」を「化させると共に」に夫々訂正する。
（４）同日第４頁第７行の「アルカリ金属」の次に「成
分」を挿入し、同頁Ｔ５１５行から第５頁第１行の「結
晶化し、焼結化して」を［結晶化すると共に焼結して」
に訂正する。
分」を挿入し、同頁Ｔ５１５行から第５頁第１行の「結
晶化し、焼結化して」を［結晶化すると共に焼結して」
に訂正する。
（５）同日第５頁第３行の「焼結化して」を「焼結して
」に訂正する。
」に訂正する。
（６）同書第６＠第２行の「アルカリ金属」の次に「成
分」を、回頁第３行の「アルカリ」の次に「合成」を夫
々１ｉｌｉ入する。
分」を、回頁第３行の「アルカリ」の次に「合成」を夫
々１ｉｌｉ入する。
（刀 同書第８頁第１０行及び同頁第１５行の「アルカ
リ金属」の次に夫々「成分」を、同頁第１２行の「Ｎａ
Ｊの次に「成分」を夫々挿入する。
リ金属」の次に夫々「成分」を、同頁第１２行の「Ｎａ
Ｊの次に「成分」を夫々挿入する。
（８）同ｍ第９頁第２行のｌ”ＮａＪの次に「成分」を
、同頁第９行の「合成」の次に「成分」を夫々挿入する
。
、同頁第９行の「合成」の次に「成分」を夫々挿入する
。
以上
「２、特許請求の範囲
１、非晶質二酸化珪素粉を仮焼して焼結体を冑、ついで
これを真空下溶融してガラス化ざＵる透明石英ガラス製
造法に使用される材料であって、前記非晶質二酸化珪素
粉に該二酸化珪素が加熱により結晶化して焼結体化する
に必要なアルカリ金民社が含有されてなることを特徴と
する透明石英ガラス用材料。」 以 上
これを真空下溶融してガラス化ざＵる透明石英ガラス製
造法に使用される材料であって、前記非晶質二酸化珪素
粉に該二酸化珪素が加熱により結晶化して焼結体化する
に必要なアルカリ金民社が含有されてなることを特徴と
する透明石英ガラス用材料。」 以 上
Claims (1)
- １、非晶質二酸化珪素粉を仮焼して焼結体を得、ついで
これを真空下溶融してガラス化させる透明石英ガラス製
造法に使用される材料であつて、前記非晶質二酸化珪素
粉に該二酸化珪素が加熱により結晶化して焼結体化する
に必要なアルカリ金属が含有されてなることを特徴とす
る透明石英ガラス用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18158984A JPS6158832A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 透明石英ガラス用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18158984A JPS6158832A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 透明石英ガラス用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158832A true JPS6158832A (ja) | 1986-03-26 |
| JPH0451498B2 JPH0451498B2 (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=16103449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18158984A Granted JPS6158832A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 透明石英ガラス用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158832A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4828595A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
| US4828594A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
| US4828593A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP18158984A patent/JPS6158832A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4828595A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
| US4828594A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
| US4828593A (en) * | 1986-02-28 | 1989-05-09 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451498B2 (ja) | 1992-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |