JPS62100423A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

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。

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。

〔発明の概要〕

本発明はゾル−ゲル法による石英ガラスの製造方法にお
いて、超微粉末シリカ濃度の高いゾル溶液を用いて、ゲ
ル化容器への仕込み深さを２ｃｍ以上にして肉厚のウェ
ットゲルを得、乾燥に際してはゲルと浸出した離しよう
水とを分離した状態で行なうことにより、肉厚で大型の
石英カラスを得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来のゾル−ゲル法による石英カラスの製造方法は、ガ
ラスの面積的には大きくても、厚さにおいてぜいぜい１
α以内であった。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかし、前
述の従来技術ではゾルｍ液の仕込み深さｆ　２　ｃｍ以
上にして肉厚に仕込んでも、熟成中あるいは乾燥中に割
れ、肉厚の石英ガラスが得られなかった。

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肉厚で大型の石英ガラスを提供す
るところにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の石英ガラスの製造方法は、ゾル溶液の調製工程
、ゲル化工程、ゲルの乾燥工程、該ゲルの焼結工程より
なる石英ガラスの製造方法において、超微粉末ノリ力の
割合がフルキルシリケートの刃口水分解からなるシリカ
に対して５５ｗｔ’６以上９０ｗｔ４以下であるゾル＃
液を、ゲル化容器への仕込み深さを２ｃｒｎ以上にして
ゲル化させ、該ウェットゲルを穴のあいたフタを有する
乾燥容器中でゲルと浸出した離しよう水とを分離した状
態で乾燥を行なうことを特徴とする。

煙微粉末シリカの割合がフルキルシリケートの加水分解
からなるシリカに対して５５ｗｔ％未満のゾル溶液を厚
さ２ω以上に仕込んだ場合、ゲル化後の熟成中のゲルに
クランクが入り割れてしまう＠超微粉末シリカの割合が
フルキルシリケートの加水分解からなるクリ力に対して
５５ｗｔ％以上９０ｗｔ４以下のゾル溶液全厚さ２ｍ以
上に仕込んだ肉厚ウェットゲルの場合は、ゲル化陵の熟
成中にクランクが入って割れることなく、また乾燥も容
易に行なうことができる。超微粉末シリカの割合が９０
ｗｔ％以上になると、乾燥中にゲルが割れ易く肉厚のバ
ルクが出来ない。

ウェットゲルから浸出した離しよう水をゲルと分離した
状態で乾燥させるため、乾燥容器内の底面に外径が同じ
で表面の滑らかなプラスチックロールを敷きつめ、その
上に醇のウェットゲルを置き、離しよう水が直接ゲルに
触れない様にした。

このよりにゲルヲ離しよう水から分離した状態で乾燥さ
せることにより、肉厚ゲル内部から外側へ回っての離し
よう水の拡散が全方向に向かって起こるため、離しよう
水に浸った状態での乾燥に比べると、肉厚ゲル内外の歪
差はより小さくなり、ゲルが嗣れ碓く矛った。

また、乾燥容器のフタの開孔率は５ｑｂ以下、好′まし
くは１壬以下にする。開孔率が大きすぎると、乾燥容器
内の湿式の急激な低下、それだ伴うゲル表面からの著し
い速度での水分の逸散でゲル内部からの水の拡散が伴わ
ずにゲル内外で歪が生じて割れてしまう。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、超微粉末シリカの割合を
多くすることにより、肉厚ゲルの割れを防止することが
できる。熟成中はゲル内部から離しよう水が浸出するに
伴いゲルが収縮するが、超微粉末量が多くなると水の浸
出が容易になりゲルに歪がかからなくなシ割れ１ａ（な
る。また乾燥においても、ゲル内部からの水の拡散が容
易にな、り歪が生じることなく割れ難くなる。

ゲルと浸出した離しよう水とを分離した状態で乾燥させ
るのも、肉厚ゲル内部から外側に向っての離しよう水の
拡散が全方向に向って起こるようにして肉厚ゲル内外の
歪差を小さくしてゲルを割れ難くしたものである◎ 〔実施例１〕 精製した市阪のエチルシリケート４．５４と１１ｊの純
水に塩酸１１−を加えた塩酸水溶液を激しく攪拌し、無
色透明の均一溶液を得た。そこに超微粉末シリカ（商品
名アエロジル０Ｘ５０．デグサ社）五７５Ｋｆ’ｅ徐々
に添加し、充分に攪拌１〜た。

さらにこのゾル溶液に超音波を４時間照射して超微粉末
シリカの分散を確実なものとした。該ゾル溶液に１５０
０Ｇの遠心力を１５分間かけ、ゾル溶液中のダマ状物を
取り除いて均’Ｊ［の高いゾル溶液を得た。

該ゾル溶液金、０．１規定のアンモニ丁水でＰＩ（５，
２に調整してからポリプロピレン製容器（幅２０　ｒｙ
ｎ　Ｘ　２０（１）Ｘ高さ１０−）に深さが７副になる
量全仕込みフタをした。６日間、３０℃の熟成室内で放
置したかゲルは割れることなく少し収縮していた。該ゲ
ル■を第１図に示すように、乾燥容器■の底面に外径が
同じで表面の滑らかなプラスチックロール■を敷きつめ
た上に置き、０．５４の開孔率を持つフタ■をして、５
５℃の乾燥機内で乾燥させた。約２ケ月間で乾フ栗が終
わり、幅１４ｃＩｎ×１４ｃｎ１×厚さ４，９−のドラ
イゲルが割れることなく出来上った。

該ドライゲルをガス１１換炉内に入れ、５０℃／ｈｒの
速度で９００℃まで昇温した。９００℃から純ヘリウム
ガスを［１Ｌ５１／ｌ１１Ｍの流量で炉内に流入りはじ
め、３０℃／ｈｒの連間で１５００℃まで昇温し、１５
００℃で２時間保持した。

得られた石英ガラスは幅１０．５　ｃｍ　Ｘ　１α５　
ｃｍ　Ｘ厚さＡ５ｍの大きさであった。

〔比較例１〕 精製した市販のエチルシリケート７４と４４の純水に塩
酸４ゴを加えた塩酸水溶液を激しく攪拌し、無色透明の
均一溶液を得た。そこに超微粉末シリカ（商品名了エロ
ジルｏｘｓｏ、デグサ社〕ｔ　９　Ｋｇを徐々に添加し
、充分に攪拌した。さらにこのゾル溶液に超音波を４時
間照射して超微粉末シリカの分散を確実なものとした。

該ゾル溶液に１５００（）の遠心力を１５分間かけ、ゾ
ル溶液中のダマ状物を嘔り除いて均質■の高いゾル溶液
を得た。

該ゾル溶液−１，ａ１規だのアンモニア水でＰＨ５，２
に調整してからポリプロピレン製容器（幅２０　ｃｍ　
Ｘ　２０　ｔｙｎ　Ｘ高さ１０ｍ）に深さが７（７）に
なる量を仕込みフタをした。該ゾル溶液入りポリプロピ
レン製容器を５０℃の熟成室内に静置しておいたところ
、ケル化後２日目にクランクが入り割れた。

本ゾル溶液のアエロジル微粉末の割合はアルキルシリケ
ートの加水分解から成るノリ力に対して５０ｗｔ％で、
この濃度での肉厚ゲルは熟成中に割れた。

〔実施例２〕 超微粉末シリカの割合が、アルキルシリケートの刃口水
分解から成るシリカに対して、５５ｗｔ＃。

６５ｗｔ％となる２種類のゾル溶液を実施例１と同方法
で調整した。該ゾル溶液を［１，１硯足のアンモニア水
でＰＨ５，０にｘｔしてからポリプロピレン製容器（ｇ
　２０　ｃｍ　Ｘ　２０　ｃｍ　Ｘ高さ１０−］に深さ
が７備になるようそれぞれ１０枚ずつ仕込みフタ分して
、６０℃の熟成室内で静置ゲル化、熟成させた。熟成５
日後に、５５ｗｔ％肉厚ゲルは６枚が、　６５Ｗｔｌ肉
厚ゲルは１枚が割れた。割れなかった肉厚ゲルを実施例
１と同方法で乾燥させたが、５５ｗｔ９６肉厚ゲルは乾
燥中に１枚が割れたが％　６５ｗｔ１肉厚ゲルは割れず
に乾燥できた。

〔実施例５〕 超微粉末シリカの割合が、アルキルシリケートの加水分
解から成るシリカに対して５５ｗｔ１ｌとなるゾル溶液
を実施例１と同方法で調整した。該ゾル溶液全０．１規
定のアンモニア水でＰ　Ｈ４，８に調整してからポリプ
ロピレン製容器（幅２０ｍ×２０ｔＭ×高さ１０α）に
深さが２ｍになる量を仕込みフタをしてゲル化させた。

該ゲルを３０℃の熟成室内に５日間静置したが、ゲルに
クランクは入らなかった。

該ゲルを実施例１と同様に乾燥容器に入れ５５℃の乾燥
機内で乾燥させた。約５週間で乾燥が終わり、幅１４ｍ
Ｘ１４（７）×厚さ１．４−のドライゲルが割れること
なく出来上った。

該ドライゲルをガス置換炉内に入れ、３０℃／ｈｒの速
度で９００℃まで昇温した。９００℃から純ヘリウムガ
スｆ０．５１／―の流量で炉内に流入しはじめ、３０℃
／ｈｒの速度で１４５０℃まで昇温し、１４５０℃で１
時間保持した。

得られた石英ガラスは幅１０ｃｒｎ×１０ＬＭ×厚さ１
６ｎの大きさであった。

〔比較例〕

実施例５で１４整した同じゾル溶液ｆＰＨａＱに調整し
てポリプロピレン製容器（幅２５ｒｙｙ＋Ｘ２５α×高
さ１０　ｃｍ　）に深さが５副になる肴を仕込みフタを
してゲル化させた。該ゲルを５０℃の熟成室内で５日熟
成した後、乾燥用のポリプロピレン製容器内の底面に直
接置き０．５％の開孔率を持つフタをして５５℃の乾燥
室内で乾燥しはじめた。

６週間後ゲルにクランクが入り２つに割れた。

〔実施例４〕 実施例１と同様の方法で、エチルシリケート１、４　Ｂ
　６と１２．４ｇの純水に塩酸ｊ２．４ｍＺ”ｉ加えた
塩酸水溶液を激しく攪拌し無色透明の均一溶液を得た。

そこに超微粉末クリカ五６匂を徐々に添加し光分に攪拌
した。さらにこのゾル溶液に超音−１〇− 波ｆ５時間照射して超微粉末ノリ力の分散を確実なもの
とした該ゾル溶液に１５００Ｇの遠心力を３０分間かけ
、ゾル溶液中のダマ状物を１４！２＃）除いて均質度の
高いゾル溶液を得た。

該ゾル溶液を、α１規定のアンモニア水でＰＨ５，３に
ｇ＠整してからポリプロピレン製容器（幅２０６ｎ×２
０ｃＩｎ×高さ１０　ｃｍ　）に深さが３−になる槍を
仕込みフタをした。ゲル化後、５０℃の熟成室で５日間
熟成した。該ゲルを実施例１と同様の方法で５５℃の乾
燥機で乾燥させた後、焼結して透明石英ガラスを得た。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、超微粉末シリカ濃
吐の高いゾル溶液を用いて肉厚状にゲル化させ、乾燥に
際してはゲルと浸出した離しよう水とを分離した状態で
行うことにより、肉厚の石英ガラスが容易に得られるよ
うになシ、大型レンズやプリズム等光学ガラスに応用で
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は肉１ダゲルの乾燥状態図であり、■は肉厚ゲル
、（２）は乾燥容器、■はプラスチックロール、■は孔
のあいたフタを示す。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ゾル溶液の調整工程、ゲル化工程、ゲルの乾燥工程、該
   ゲルの焼結工程よりなる石英ガラスの製造方法において
   、以下の構成を有することを特徴とする石英ガラスの製
   造方法。 （ａ）ゾル溶液の調製工程において、超微粉末シリカの
   割合がアルキルシリケートの加水分解からなるシリカに
   対して５５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下となるゾル溶液。 （ｂ）ゲル化工程において、ゾル溶液のゲル化容器への
   仕込み深さを２ｃｍ以上にしてゲル化させる。 （ｃ）ゲルの乾燥工程において、穴のあいたフタを有す
   る乾燥容器中で、ゲルと浸出した離しよう水とを分離し
   た状態で乾燥を行なう。