JPS62265127A

JPS62265127A - シリカガラスの製法

Info

Publication number: JPS62265127A
Application number: JP10816186A
Authority: JP
Inventors: Akihito Iwai; 明仁岩井; Fusaji Hayashi; 林　房司; Takao Nakada; 中田　孝夫
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1987-11-18

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、光学用、半導体工業用、電子工業用。

理化学用等に使用されるシリカガラスの製法に関する。

（従来の技術）シリカガラス（石英ガラスとも呼ぶ）は耐熱性。

耐薬品性及びその優れた光学的性質などから、最近、特
に半導体工業において有用性が認められている。そのシ
リカガラスの新たな製法として最近注目をあびているの
が、ン′ルーゲル法である。

ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製法の例を説明する
と次のとおりである。

まず最初はシリカゾルを製造する工程であるが。

次に示す様な種々の方法が提案されている。１）シリコ
ンアルコキシドあるいはシリコン塩化均等ヲ加水分解す
る方法（例えば、ジャーナル・オブ・マテリアルズ・サ
イエンス（Ｊ、　Ｍａｔｅｒ、　Ｓｃｉ　）。

第１４巻（１９７９年）第６０７〜６１１頁）。

１１）シリカ超微粉末を溶媒中に分散する方法（％開昭
６０−２１８２１号公報ン、　１ｉｉ）珪酸ナトリウム
水溶液をイオン交換してナトリウムを除去する方法、　
＋ｖ）　ｌ）　、　　ｉｉ）を両方用いる方法（特開昭
６０−１３１８３３号公報）など〒ある。このようにし
て得たシリカゾルを静置、昇温あるいはゲル化剤添加な
どによシゲル化させ、さらにゲル中の溶媒を蒸発乾燥す
ることにより、シリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを
適当な雰囲気中で、焼結することによりシリカガラスを
得る。

このゾル−ゲル法には以下の特長がある。

ｍ　　５ＩＣＥａなどを原料として酸水素炎でガラスス
ートを堆積して製造する従来からのシリカガラス製造法
よりも低温で製造できるため、省エネルギーで低コスト
である。

（２）原料が液体であるため、精製が容易であり。

高純度な製品が得られる。

（３）室温において、液相で混合することができるため
、　Ａｔ１Ｏ３，Ｚｒ０ｚ、　ＴｉＯ２，Ｐ２Ｏ５１Ｎ
ｂｚＯｓなどを均一にドープしたシリカガラスが得られ
る。

これらの大変有用な特長があるために、この実用化に向
けてこれまでにも多くの研究がなされてきている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ゾル−ゲル法には、ゲルを乾燥する工程
でゲルにクラックや割れが発生し易く。

モノリシックな大型の乾燥ゲルを歩留シよく製造するこ
とが難しいという問題がある。そのためにアルミ箔のふ
たにピンホールを開けて乾燥速度を制御する方法（特公
昭５９−９４９７号公報）。

あるいは、ふたの開口比を特定することによシ乾燥速度
を制御する方法（特開昭６０−１３１８３３号公報）な
どがとられている。

本発明は、上記した問題を解消するために、乾燥速度を
制御する新たな方法を用いた・／リカガラスの製造法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）発明者等は、ゲル乾燥時における容器のふたにピンホー
ル等を開は蒸発速度を制御しようとする場合には、蒸発
成分の蒸気圧が容器内で微妙に異なり、ゲルの蒸発速度
が部分的に異なってしまうことがクラックや割れの一因
になるものと考えた。

したがって前記目的を達成するためには、容器内の蒸気
圧を均一にすればよく、このためには気体透過性のフィ
ルムを用いればよいことを見出し。

本発明を完成するに至った。

本発明はシリカゾルをゲル化し、乾燥して焼結するシリ
カガラスの製法において、前記乾燥時における容器のふ
たとして気体透過性のフィルムを用いるシリカガラスの
製法に関する。

本発明におけるシリカゾルは、１）シリコンアルコキシ
ド及び／又はその重、縮合物、あるいはシリコン塩化物
等を加水分解する方法、１１）シリカ超微粉末を溶媒中
に分散する方法、　１ｉｔ１珪酸ナトＵウム水溶液をイ
オン交換してす）　ＩＪウムを除去する方法、　ｉＶ）
　１１．　１１）を両方用いる方法などいずれの方法を
採用してもよい。気体透過性のフィルムとは塩化ビニル
樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポ
リブタジェン樹脂などがラップフィルムとして市販され
ており使用に好適であるが、他の樹脂を用いても差支え
ない。これらのフィルムは蒸発成分である水、アルコー
ルなどの透過速度がそれぞれ異なるので、乾燥温度、乾
燥速度等に応じて適宜選択する。

さらに水及びアルコールなどの混合溶媒を蒸発させる際
、それぞれの溶媒の透過速度が異なるフィルムを用いれ
ば、ゲル中に残る溶媒の組成を制御することが可能であ
る。

（作用）気体透過性のフィルムを用いｆＣ場合には、フィルムの
どの部分も均一な透過速度を持つ。そこで容器内の蒸発
成分の蒸気圧は均一になるためにゲルの乾燥速度におけ
る部分的な差をなくすことができ１割れやクラックの発
生を防止することができる。

（実施例）本発明の詳細な説明する。

実施例１シリコンテトラメトキシドの重縮合物（ＣＨ３０）３ｓ
ｉ・（Ｏ８ｉ（ＯＣＨ３）ｚ）ｎ−Ｏ８ｉ（ＱＣ）（３
）３．　　（ｎ＝３を中心にもつもの）のシリコン原子
１モルに対してメタノールを４モル加え十分攪拌した。

これに０．０１ｍａｔ　／　ｌ　Ｋ　Ｅ整したアンモニ
ア水を２５モル加えてさらに十分攪拌してシリカゾルを
得た。このシリカゾルを内面にフッ素樹脂（テフロン）
をコーテングした直径１５４用のシャーレに深さが約８
印となる様に充填し１両面テープを用いて塩化ビニル樹
脂フィルム（ボーデンラップ：日立ボーデン■商品名）
でふたをした。静置しておくと約２時間後にゲル化した
。室温で約１か月装置した後毎時１０℃で１２０℃まで
昇温し、１２０℃で２４時間乾燥してシリカ乾ノ栗ゲル
を得た。得られたシリカ乾燥ゲルは直径８９ＴＩＩ１１
．厚さ４．６市、かさ密度１．０　ｇ　／ｃｍ３であっ
た。このシリカ乾燥ゲルを１０００℃まで昇温して焼結
し、直径７７胴。

厚さ４　ｍｍの割れのない透明な石英ガラスを得た。

実施例２実施例１と同一のシリコンテトラメトキシドの重、縮合
物のシリコン原子１モルに対してメタノールを２モル加
えて十分攪拌した。これに０，０１ｍｏｌ／ｌに調整し
たコリン（β−・・イドロキシエチルトリメチルアンモ
ニウム：　（ＣＨ３）３Ｎ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨｔ　ＯＨ
）水溶液を２モル加えてさらによく混合してシリカゾル
を得た。このシリカゾルを内面をフッ素樹脂でコーティ
ングした直径１５４珊のシャーレに深さが約８揶となる
様に充填し２両面テープを用いてボーデンランプでふた
をした。静置しておくと約２時間後にゲル化した。室温
で約２週間放置した後、毎時１０℃で１２０℃まで昇温
し。

１２０℃で２４時間乾燥してシリカ乾燥ゲルを得た。得
られた乾燥ゲルは直径１２１　ｍｌｌ＋＋厚さ６．３ｍ
１１１　＋かさ密度０．７　ｇ　／ｃｍ３であった。こ
のシリカ乾燥ゲルを１１５０℃まで昇温して焼結し、直
径８３ａｙｕ＋、厚さ４３Ｂの石英ガラスを得た。

以上実力ｍ例では本発明のごく一部のみを示したが２本
発明中で示した他の方法を用いて製造したシリカゾルを
用いた場合や、他の材質の気体透過性フィルムを用いた
場合においても本発明が適用される。

また形状に関しては、実施例に示した板状石英ガラスに
限らず、棒状、管状等の他の形状の石英ガラスに関して
も本発明が有効である。

（発明の効果）本発明によれば、ゲルの乾燥工程でクラックや割れの発
生を防止でき、モノリシックな大形の乾燥ゲルが得られ
る。

、−・。

Claims

【特許請求の範囲】

１、シリカゾルをゲル化し、乾燥して焼結するシリカガ
ラスの製法において、ゲル乾燥時における容器のふたと
して気体透過性のフィルムを用いることを特徴とするシ
リカガラスの製法。