JPS623012A - Production of high-purity silica - Google Patents

Production of high-purity silica

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JPS623012A
JPS623012A JP60139146A JP13914685A JPS623012A JP S623012 A JPS623012 A JP S623012A JP 60139146 A JP60139146 A JP 60139146A JP 13914685 A JP13914685 A JP 13914685A JP S623012 A JPS623012 A JP S623012A
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折居 晃一
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to produce high-purity silica having low water vapor absorption and small specific surface area, by making an aqueous solution of an alkali silicate into fibrous gel in a coagulating solution, treating the gel with an acid solution, washing with water and further heat-treating it at high temperature. CONSTITUTION:An aqueous solution of an alkali silicate shown by the formula M2O.nSiO2 (M is alkali metal of K, Na, Li, etc., n is number of mols of SiO2 and 0.5-5), having 2-500 poise viscosity, is extruded from a nozzle having <=1mm hole diameter, made of a noble alloy such as Au-Pt, etc., or of tetrafluoroethylene resin to an organic solvent such as methanol, ethanol, etc., to give foam-containing fibrous gel. The gel is cut into 5-50mm length, treated firstly with <=30% solution of an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc., then with an acid solution with any concentration, washed with water to extract and to remove impurities and successively heat-treated at >=1,000 deg.C. High-purity silica having low water vapor absorption, small specific surface area and extremely low content of impurities such as alkali metals, chlorine, uranium, etc., is produced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高純度シリカの製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for producing high-purity silica.

詳しくは、含水アルカリけい酸塩からナトリウムなどの
アルカリ金属や塩素のほか、ウランなど放射性を有する
不純物の含有率が掻めて低い高純度シリカを製造する方
法に関する。
Specifically, the present invention relates to a method for producing high-purity silica containing extremely low content of radioactive impurities such as uranium in addition to alkali metals such as sodium and chlorine from a hydrous alkali silicate.

本発明の方法により得られる高純度シリカは、充填剤・
分散剤などの用途、透明石英ガラス、特殊セラミックス
などの原料としての用途のほか、特に電子部品封止用樹
脂組成物の充填剤として好適に用いられることが期待さ
れる。
The high-purity silica obtained by the method of the present invention has a filler and
In addition to applications such as dispersants and raw materials for transparent quartz glass and special ceramics, it is expected to be suitably used as a filler in resin compositions for encapsulating electronic components.

電子部品の封止材料として、シリカなど無機質充填剤を
含む合成樹脂組成物が用いられている。
Synthetic resin compositions containing inorganic fillers such as silica are used as encapsulating materials for electronic components.

無機質充填剤は、膨張係数、熱伝導性、透湿性、機械的
特性などの諸物性およびコストの面から成形性の許す限
り多量に配合することが有利とされ、シリカ系充填剤が
最も好ましいとされている。
In terms of physical properties such as expansion coefficient, thermal conductivity, moisture permeability, and mechanical properties, as well as cost, it is considered advantageous to incorporate inorganic fillers in as large a quantity as moldability allows, and silica fillers are most preferred. has been done.

ところが、電子部品素子の高集積化に伴って、素子の誤
作動の問題が生じ、これは使用する封止材料、特にシリ
カ系充填剤中に数十〜数百ppb単位で含まれている微
量のウラン、トリウムなどの放射性元素から放出される
α線に起因するとされている。
However, with the increasing integration of electronic components, the problem of malfunction of the elements has arisen, and this problem is caused by trace amounts of tens to hundreds of ppb contained in the sealing material used, especially the silica filler. It is said to be caused by alpha rays emitted from radioactive elements such as uranium and thorium.

そのため、シリカ中のこのような不純物の含有率を更に
低減させることが望まれている。 本発明の方法はこの
ような要望に対応することを目的とするものである。
Therefore, it is desired to further reduce the content of such impurities in silica. The method of the present invention is aimed at meeting these needs.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高純度シリカの製法としては; 1)7留・吸着・液相抽出等により精製した四塩化けい
素を酸水素炎下で反応させて高純度シリカを得る方法が
知られている。また; 2)けい酸アルカリ水溶液を原料として高純度シリカを
製造する方法としては、けい酸アルカリ水溶液をイオン
交換樹脂で処理することによって精製する方法(特開昭
60−42217号、特開昭60−42218号)が捉
案されている。
As methods for producing high-purity silica, there are known methods: 1) obtaining high-purity silica by reacting silicon tetrachloride purified by 7 distillation, adsorption, liquid phase extraction, etc. under an oxyhydrogen flame. 2) As a method for producing high-purity silica using an aqueous alkali silicate solution as a raw material, there is a method of purifying an aqueous alkali silicate solution by treating it with an ion exchange resin (JP-A-60-42217, JP-A-60 -42218) is being proposed.

(発明が解決しようとする問題点〕 これらの方法により純度の高い微粒子状シリカを製造す
ることができるが、■)の方法の場合、得られるシリカ
粒子の平均粒径が彌μオーダーの微粒子で比表面積が大
きく、前記電子部品封止用樹脂組成物への充填剤として
は利用しにくい。また2)の方法では、いづれもけい酸
アルカリ水溶液のSiO□濃度を約10重量%以下に希
釈して精製処理操作を行うことが装置効率上の点で、ま
たシリカゾルからシリカを沈澱析出させ母液から分離回
収する操作条件が複雑であることから生産性の点で難が
ある。更に、湿式法であるため、得られるシリカは多数
のシラノール基を持っていることから吸湿性を有すると
いう難点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) Highly pure particulate silica can be produced by these methods, but in the case of the method (■), the average particle size of the obtained silica particles is on the order of a micron. It has a large specific surface area and is difficult to use as a filler in the resin composition for encapsulating electronic components. In addition, in the method 2), in terms of equipment efficiency, it is necessary to dilute the SiO Since the operating conditions for separating and recovering from the water are complicated, there are problems in terms of productivity. Furthermore, since it is a wet method, the obtained silica has a large number of silanol groups and has the disadvantage of being hygroscopic.

このような問題点を解決するため、本発明者らは、含水
フルカリけい酸塩を原料として、不純物の含有量が極め
て少なく、且つ吸湿性のない高純度シリカを従来より効
率良く、しかも経済的に製造するべく鋭音研究し、以下
に示す本発明に到達した。
In order to solve these problems, the present inventors have developed a method of producing high-purity silica with extremely low impurity content and no hygroscopicity using hydrous flukasilicate as a raw material more efficiently and economically than before. We conducted research on sharp sounds in order to produce a sharp sound, and arrived at the present invention shown below.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち本発明は、出発原料として安価な含水アルカリ
けい酸塩を用い、比較的簡単な操作によって高純度シリ
カを製造する方法に係るものであって、「一般式:  
JO・n5io、 HmHz。
That is, the present invention relates to a method for producing high-purity silica using an inexpensive hydrous alkali silicate as a starting material and by a relatively simple operation.
JO・n5io, HmHz.

で表される含水アルカリけい酸塩を微細な繊維状ゲルと
し、次いで得られた繊維状ゲルを酸で処理したのち水洗
して不純物を除去し、しかる後1000℃以上の温度で
熱処理することを特徴とする高純度シリカの製造方法」
を要旨とするものである。
The hydrated alkali silicate represented by is made into a fine fibrous gel, and the resulting fibrous gel is then treated with acid, washed with water to remove impurities, and then heat treated at a temperature of 1000°C or higher. Characteristic method for producing high-purity silica”
The main points are as follows.

以下、本発明について詳述する。本発明の実施a様は、
次の3工程から構成される。
The present invention will be explained in detail below. Person a implementing the present invention,
It consists of the following three steps.

1) 含水1ルカリけい酸塩から曳糸性を有する高粘性
液(以下、原液という)を調製し、この原液を繊維化装
置を用いて微細な繊維状ゲルとする。
1) A highly viscous liquid with stringiness (hereinafter referred to as stock solution) is prepared from a hydrous monolukasilicate, and this stock solution is made into a fine fibrous gel using a fiberizing device.

2) 得られた繊維状ゲルを、酸を含む液(以下、処理
液という)、次いで水で処理して不純物を抽出、除去す
る。
2) The obtained fibrous gel is treated with a liquid containing an acid (hereinafter referred to as a treatment liquid) and then with water to extract and remove impurities.

3) 得られた繊維状シリカを1000℃以上の温度で
熱処理した後、必要により粉砕して任意の粒径のシリカ
粒子を調製する。
3) After heat-treating the obtained fibrous silica at a temperature of 1000° C. or higher, it is pulverized if necessary to prepare silica particles of any particle size.

本発明の第1の特徴は、含水アルカリけい酸塩を微細な
繊維状ゲルとするところにある。
The first feature of the present invention is that the hydrous alkali silicate is formed into a fine fibrous gel.

ゲルを繊維状とすることにより前記2)の工程において
膨潤状態でゲルのアルカリ部分が酸および水によって抽
出されるばかりでなく、繊維状ゲルが有している均一な
微細径および高表面積が不純物の抽出効率を著しく高め
るのに貢献する。
By making the gel into a fibrous form, not only the alkaline part of the gel in the swollen state is extracted by acid and water in step 2), but also the uniform fine diameter and high surface area of the fibrous gel prevents impurities. contributes to significantly increasing the extraction efficiency of

本発明の第2の特徴は、不純物抽出工程で繊維状ゲルを
酸により処理する点にある。
The second feature of the present invention is that the fibrous gel is treated with acid in the impurity extraction step.

この酸による処理は、その操作を1段階または少な(と
も2段階に分けて行うことができ、処理操作の最初の段
階で用いる処理液の酸濃度を30容量%以下に設定する
と不純物抽出効率が格段に向上する。
This acid treatment can be carried out in one stage or in two stages.If the acid concentration of the treatment liquid used in the first stage of the treatment is set to 30% by volume or less, the impurity extraction efficiency will be increased. Much improved.

本発明の第3の特徴は、不純物を抽出した繊維状シリカ
を1000℃以上の温度で熱処理する点にあるe fW
式法によって製造されたシリカは、その粒子表面に多数
のシラノール基が残っているため、大気中の水分を吸着
し易い。この吸着水は500℃前後の熱処理でも揮散す
るがシラノール基はそのまま残存し、これが大気中の水
分を吸着して再水和をおこす。しかし再水和の傾向は熱
処理温度が上昇すると共に少なくなり、1000℃以上
の温度ではほぼなくなる。箭純度シリカの用途が透明石
英ガラスや、電子部品封止用樹脂組成物の充填剤などの
場合には、特に水分の存在が問題とされるので1000
℃以上の熱処理は必須の工程となる。
The third feature of the present invention is that the fibrous silica from which impurities have been extracted is heat treated at a temperature of 1000°C or higher.
Silica produced by the formula method has many silanol groups remaining on its particle surface, so it easily adsorbs moisture in the atmosphere. This adsorbed water evaporates even after heat treatment at around 500°C, but the silanol groups remain, which adsorb moisture in the atmosphere and cause rehydration. However, the tendency for rehydration decreases as the heat treatment temperature increases, and almost disappears at temperatures above 1000°C. When silica is used as a filler for transparent quartz glass or resin compositions for encapsulating electronic components, the presence of moisture is a particular problem, so 1000%
Heat treatment above ℃ is an essential step.

上記特徴を組み合せた本発明の方法によりシリカ中の不
純物の抽出効率を著しく向上し得ると共に、更に得られ
るシリカに低吸湿性を付与することができる。
By combining the above characteristics, the method of the present invention can significantly improve the extraction efficiency of impurities in silica, and can also impart low hygroscopicity to the obtained silica.

本発明の方法で原料とする含水アルカリけい酸塩として
は、含水けい酸−ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム
塩などを用いることができる。
As the hydrous alkali silicate used as a raw material in the method of the present invention, hydrous silicic acid-sodium salt, potassium salt, lithium salt, etc. can be used.

次に、本発明の方法を含水アルカリけい酸塩として含水
けい酸ソーダを用いた場合を例として、前記の3工程を
8174次説明する。
Next, the above three steps will be explained in the following 8174 steps using the method of the present invention in which hydrated sodium silicate is used as the hydrated alkali silicate.

■) 繊維化工程 含水けい酸ソーダを繊維化するのに適した粘度範囲に調
製し、原液とする。 原液の粘度範囲は10〜1000
ポイズ程度がよく、特に50〜500ボイズの範囲が繊
維化に好適である。
■) Fiberization process Adjust the hydrated sodium silicate to a viscosity range suitable for fiberization and use it as a stock solution. The viscosity range of the stock solution is 10-1000
The poise level is good, and a range of 50 to 500 voids is particularly suitable for fiberization.

SiO□儂度が高く粘度が高過ぎる含水けい酸ソーダを
原料とする場合には、水で適宜希釈して使用する。
When using hydrous sodium silicate as a raw material, which has a high SiO□ strength and an excessively high viscosity, it is used after diluting it with water as appropriate.

5iOt約30%を含む含水けい酸ソーダの場合には、
通常の状態では粘度が低(曳糸性が充分でないのでこれ
に曳糸性を付与する為にけい酸ソーダを重合させて用い
る。
In the case of hydrated sodium silicate containing about 30% of 5iOt,
Under normal conditions, the viscosity is low (the stringiness is not sufficient), so in order to give it stringiness, sodium silicate is polymerized and used.

この重合には種々の方法、たとえば、酸性物質による部
分中和法、脱水濃縮法、多価金属塩を添   加する方
法等が提案されている。このうち、脱水濃縮法は最も簡
単な方法であり、数パーセントの脱水でけい酸ソーダは
重合し粘度が増大する。
Various methods have been proposed for this polymerization, such as a partial neutralization method using an acidic substance, a dehydration concentration method, and a method of adding a polyvalent metal salt. Among these methods, the dehydration concentration method is the simplest method; dehydration of a few percent causes the sodium silicate to polymerize and increase its viscosity.

調製した原液を繊維化に適した温度、たとえば30〜5
0℃に保ち、iF if5後定量ポンプを用いて、繊維
化装置に送る。
The prepared stock solution is heated to a temperature suitable for fiberization, e.g.
It is kept at 0° C. and sent to a fiberizing device using a metering pump after iF if5.

繊維化装置としては、特に限定するものではなく、一般
には紡糸ノズル(以下、ノズルという)を備えた押し出
し機(以下、単に、押し出し機という)を用いることが
できる。この場合は湿式法でも乾式法でも採用できるが
、重合したけい酸ソーダはノズル面に接着しやすいので
、乾式法に比しンW式法が有利である。
The fiberizing device is not particularly limited, and generally an extruder (hereinafter simply referred to as an extruder) equipped with a spinning nozzle (hereinafter referred to as a nozzle) can be used. In this case, either a wet method or a dry method can be employed, but since polymerized sodium silicate tends to adhere to the nozzle surface, the NW method is more advantageous than the dry method.

ノズルを用いる場合の最大の問題は、ノズルから押し出
された原液のノズル出口面への接着である。周知の如く
重合した含水けい酸ソーダは金属との親和性の高い粘稠
な液であり、わずかの含水率の変化で急に凝固する性質
を持っている。含水けい酸ソーダは接着剤としても使用
されていることから判るように、含水けい酸ソーダから
なる原液がノズル面に接着した状態で凝固すると、けい
酸ソーダとノズル面との間に強固な結合が形成されるの
で、これを剥離させることは極めて困難である。いった
ん凝固体がノズル面に接着すると隣接している孔から押
し出された原液が次々と付着凝固してゆき、遂には繊維
化の操作を継続することができなくなる。
The biggest problem when using a nozzle is the adhesion of the stock solution extruded from the nozzle to the nozzle exit surface. As is well known, polymerized hydrous sodium silicate is a viscous liquid with high affinity for metals, and has the property of rapidly solidifying with a slight change in water content. As can be seen from the fact that hydrated sodium silicate is also used as an adhesive, when a stock solution of hydrated sodium silicate adheres to the nozzle surface and solidifies, a strong bond is formed between the sodium silicate and the nozzle surface. is formed, so it is extremely difficult to peel it off. Once the coagulated material adheres to the nozzle surface, the stock solution extruded from adjacent holes will adhere and coagulate one after another, until it becomes impossible to continue the fiberizing operation.

このような現象はノズルの孔径が小さく、孔数の多い場
合に顕著に起こり易い。この対策としては、ノズル面と
原液との付着性をできるだけ小さくすることが好ましい
Such a phenomenon is more likely to occur when the nozzle has a small hole diameter and a large number of holes. As a countermeasure against this, it is preferable to reduce the adhesion between the nozzle surface and the stock solution as much as possible.

本発明者らは種々の検討を行った結果、ノズル面を金−
白金合金などの貴金属合金類または、テトラフルオロエ
チレン(以下、TFE という〉系樹脂で被覆すること
により含水アルカリけい酸塩のノズル離れ性向上に顕著
な効果が得られることを見出した。本発明でいう TF
E系樹脂とはポリテトラフル矛ロエヂレン(PTFE)
のほか、TFE−へキサフルオロプロピレン共重合体(
PUP) 、 TFE−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体(PFA)、エチレンーTFE共重合体
(ETFE) 、  エチレン−ビニルフルオライド共
重合体(EVF) 、エチレン〜 ビニリデンフルオラ
イド共重合体(EVdF) 、 エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体(ECTFE)の如き共重合
体を含む。ノズル面へのTFE樹脂の被覆は常法に従っ
て行い、必要ならノズル外面にブライマーを施した後、
被覆を行ってもよい。
As a result of various studies, the inventors of the present invention found that the nozzle surface was made of gold.
It has been found that coating with a noble metal alloy such as a platinum alloy or a tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as TFE) type resin can have a remarkable effect on improving the nozzle releasability of a hydrous alkali silicate.In the present invention, Say TF
What is E-based resin? Polytetrafluoroethylene (PTFE)
In addition, TFE-hexafluoropropylene copolymer (
PUP), TFE-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-TFE copolymer (ETFE), ethylene-vinyl fluoride copolymer (EVF), ethylene-vinylidene fluoride copolymer (EVdF), ethylene - including copolymers such as chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE). The nozzle surface is coated with TFE resin according to the usual method, and if necessary, after applying a brimer to the nozzle outer surface,
Coating may also be performed.

湿式法では、凝固浴中に浸漬したノズルから原液を押し
出す。押し出された原液は繊維状に凝固しゲルとなる。
In the wet method, the stock solution is forced through a nozzle immersed in a coagulation bath. The extruded stock solution coagulates into fibers and becomes a gel.

この繊維状ゲルはローラーで引きとるか、または金網状
ベルトコンベアーに乗せて次の工程へ送る。
This fibrous gel is pulled off with rollers or placed on a wire mesh belt conveyor and sent to the next process.

使用するノズルは孔径0.05〜0.3 mφのものが
好ましい。ノズルの孔は通常円形であるが、異形断面孔
ノズル若しくは中空糸紡糸用ノズルも使用できる。特に
中空糸紡糸用ノズルを用いて製造した中空繊維状ゲルは
後記する不純物抽出工程での不純物抽出効率を高めるの
に好適である。
The nozzle used preferably has a hole diameter of 0.05 to 0.3 mφ. The nozzle holes are usually circular, but irregular cross-section hole nozzles or hollow fiber spinning nozzles can also be used. In particular, hollow fibrous gel produced using a hollow fiber spinning nozzle is suitable for increasing the impurity extraction efficiency in the impurity extraction step described later.

また、繊維状ゲルに微細な気泡を混入させることも不純
物抽出効率を高めるのに存効である。
In addition, mixing fine air bubbles into the fibrous gel is also effective in increasing the impurity extraction efficiency.

繊維状ゲルに微細な気泡を混入させる方法としては、空
気が液中に巻き込まれるように撹拌して調製した原液を
用いる方法、原液に加熱により分解して気体を発生する
化学的発泡剤または常温で液状の低沸点物質を添加し、
該原液を加熱しながら繊維化する方法、或いは原液を繊
維化装置に送るポンプのキャビテーション現象を利用す
る方法など種々の方法を採ることができる。
Methods for mixing fine air bubbles into the fibrous gel include using a stock solution prepared by stirring so that air is drawn into the liquid, using a chemical blowing agent that decomposes into the stock solution by heating to generate gas, or using a chemical blowing agent that generates gas by heating the stock solution. Add a liquid low boiling point substance at
Various methods can be used, such as a method of fiberizing the stock solution while heating it, or a method of utilizing the cavitation phenomenon of a pump that sends the stock solution to the fiberization device.

繊維状ゲルの引き取りは、ローラータイプで毎分1〜1
0m、コンベアータイプで毎分0.1〜5m程度の速度
で通常操作される。
The fibrous gel can be removed at a rate of 1 to 1 per minute using a roller type.
0m, and is a conveyor type and is normally operated at a speed of about 0.1 to 5m per minute.

凝固浴に用いる凝固剤としては、含水アルカリけい酸塩
に対して脱水効果を示す液体を用いることができる。こ
のような液体としては、水と混和性のある種々の有機媒
体が使用可能である0例えば、メタノール、エタノール
、n−プロパツール等のアルコール類、酢酸メチル、酢
酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケト
ン等のケトン類、ジメチルアセトアミド(以下、DQ八
へという)、ジメチルホルムアミド(以下、DMFとい
う)などのアミド類、ジメチルスルフオキシド等を挙げ
ることができる。凝固速度は凝固剤の種類により大巾に
異なるので凝固浴温度を一義的に決めるのはむつかしい
が、通常は10〜60℃程度の温度で充分である。
As the coagulant used in the coagulation bath, a liquid that exhibits a dehydrating effect on the hydrous alkali silicate can be used. As such a liquid, various organic media that are miscible with water can be used. For example, alcohols such as methanol, ethanol, and n-propanol, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, acetone, Examples include ketones such as methyl ethyl ketone, amides such as dimethylacetamide (hereinafter referred to as DQ8), dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF), and dimethyl sulfoxide. Since the coagulation rate varies widely depending on the type of coagulant, it is difficult to determine the temperature of the coagulation bath, but a temperature of about 10 to 60°C is usually sufficient.

2) 不純物抽出工程 前記工程で得られた繊維状ゲルを、本工程において酸を
含む液(処理液)で処理する。ここで云う酸とは、硫酸
、塩酸、硝酸などの無機酸およびギ酸などの有機酸であ
って、実用上、硫酸、硝酸などを用いるのが好ましい。
2) Impurity extraction step The fibrous gel obtained in the above step is treated with a solution containing an acid (treatment solution) in this step. The acids mentioned here include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and organic acids such as formic acid. Practically speaking, it is preferable to use sulfuric acid, nitric acid, and the like.

また、処理液としては、これらの酸の水溶液が好ましい
Further, as the treatment liquid, an aqueous solution of these acids is preferable.

この酸処理操作としては、1段階で処理する方法を採る
こともできるが、特に微量の不純物を抽出除去するには
処理操作を少なくとも2段階に分け、各段階ごとに使用
する処理液を別にする多段階処理を行うことが好ましい
This acid treatment operation can be carried out in one step, but in order to extract and remove especially trace amounts of impurities, the treatment operation should be divided into at least two steps, and a different treatment solution should be used for each step. Preferably, a multi-step process is carried out.

処理操作の最初の段階における処理液の酸濃度は30容
量%以下とするのが好ましい。(処理液:100容量部
当たりに含む酸=30容量部以下を意味し、以下同様と
する。) 処理液の酸il1度が30容量%以下の領域では繊維状
ゲルは膨潤状態を保っており、この状態で脱アルカリが
進行する。その上、微細繊維の特徴である微細径・高表
面積の相乗効果によって、不純物の抽出効率が著しく向
上する。
The acid concentration of the treatment liquid at the initial stage of the treatment operation is preferably 30% by volume or less. (Treatment solution: Acid contained per 100 parts by volume means 30 parts by volume or less, and the same shall apply hereinafter.) In the region where the acid IL1 degree of the processing solution is 30% by volume or less, the fibrous gel remains in a swollen state. , dealkalization proceeds in this state. Moreover, the synergistic effect of the fine diameter and high surface area, which are the characteristics of fine fibers, significantly improves the extraction efficiency of impurities.

処理操作の最初の段階において酸濃度30容量%以上の
処理液を用いた場合には、この処理によって生成したシ
リカの組織が緻密になり過ぎ、内部に残留する不純物の
抽出が難しくなる。
If a treatment liquid with an acid concentration of 30% by volume or more is used in the initial stage of treatment, the structure of the silica produced by this treatment will become too dense, making it difficult to extract the impurities remaining inside.

また、処理液の酸濃度が0.5容量%以下では処理操作
上から実用的でない。
Further, if the acid concentration of the treatment liquid is 0.5% by volume or less, it is not practical from the viewpoint of treatment operation.

このようなことから、この処理の最初の段階で用いる処
理液の酸濃度は0.5〜30容量%の範囲が良く、好ま
しくは1〜25容量%、更に好ましくは3〜20容量%
の範囲である。
For this reason, the acid concentration of the treatment liquid used in the first stage of this treatment is preferably in the range of 0.5 to 30% by volume, preferably 1 to 25% by volume, and more preferably 3 to 20% by volume.
is within the range of

多段階処理の場合、最初の段階における処理液の酸濃度
は30容量%以下にすることが必要であるが、第2段階
以降の処理液の酸濃度にはこのような制限はなく、任意
に定めることができる。
In the case of multi-stage treatment, the acid concentration of the treatment solution in the first step must be 30% by volume or less, but there is no such restriction on the acid concentration of the treatment solution in the second and subsequent stages, and it can be set arbitrarily. can be determined.

処理温度は特に制限しないが、好ましくは、50℃から
処理液の沸点の範囲で抽出操作を行うのが適当である。
Although the treatment temperature is not particularly limited, it is preferable to carry out the extraction operation within the range of 50° C. to the boiling point of the treatment liquid.

酸処理を施して得られたシリカ繊維は次いで任意の温度
の純水を用いて洗滌し、必要により濾過操作を組み合せ
て脱酸脱水処理する。
The silica fibers obtained by acid treatment are then washed with pure water at a desired temperature, and are subjected to deoxidation and dehydration treatment in combination with a filtration operation if necessary.

本工程の操作は長繊維状のままで連続処理することもで
きるが、回分式で処理する場合には前記工程で得られた
長繊維状ゲルを短繊維状に切断することが好ましい。短
繊維化には通常のガラス繊維切断用カッターを使用する
ことができる。切断長は通常5〜50龍がよく、そのう
ちでも10龍前後が好適である。ゲルを短繊維化するこ
とにより処理液中での攪拌によるゲルの分散性が掻めて
良好になる。処理液中で短繊維状ゲルはスラリー状に分
散し、不純物抽出操作が容易になると共に不純物抽出効
果の均一性も著しく向上し、不純物抽出成績のバラツキ
が著しく少なくなる。また、短繊維状ゲルは繊維状物の
特徴である窩高性も備えているので抽出処理後の洗滌お
よび濾過操作でも、きわめて容易に脱水できる。
Although this step can be carried out continuously in the form of long fibers, in the case of batch treatment, it is preferable to cut the long fiber gel obtained in the above step into short fibers. A common cutter for cutting glass fibers can be used to shorten the fibers. The cutting length is usually 5 to 50 lengths, and preferably around 10 lengths. By making the gel into short fibers, the dispersibility of the gel during stirring in the treatment liquid can be improved. In the treatment liquid, the short fibrous gel is dispersed in the form of a slurry, which facilitates the impurity extraction operation, significantly improves the uniformity of the impurity extraction effect, and significantly reduces variations in the impurity extraction results. In addition, since the short fibrous gel also has the high potency characteristic of fibrous materials, it can be dehydrated very easily during washing and filtration operations after the extraction process.

本工程の処理で、得られたシリカ中の放射性元素を含む
前記不純物の含有率は極めて低くなる。
Through this treatment, the content of the impurities containing radioactive elements in the obtained silica becomes extremely low.

2段階の酸処理を行った場合には、アルカリ金属ハh 
10ppm以下、塩素39pm以下、ウランについては
、約3ppb以下にすることができる。
When two-stage acid treatment is performed, alkali metal
10 ppm or less, chlorine 39 pm or less, and uranium about 3 ppb or less.

3) 熱処理工程 繊維状ゲルは前記2)の工程における酸処理によりシリ
カに変化するが、シリカ中になお水分を保持している。
3) Heat treatment process Although the fibrous gel changes into silica by the acid treatment in step 2), the silica still retains water.

この水分は付着水と結合水とに分けられる。付着水は1
00℃以上に加熱すれば容易に窪発するのに対して結合
水は400℃以上の温度でも完全に除去することは困難
である。
This water is divided into attached water and bound water. Adhered water is 1
If heated to 00°C or higher, it will easily form a depression, but it is difficult to completely remove bound water even at a temperature of 400°C or higher.

特に本、法のごとき湿式法で得られるシリカではシリカ
表面に多数のシラノール基(ESi−Of()が存在し
、これが大気中の水分と結合するためである。例えば、
800℃で1時間熱処理すると7.4%の水分が蒸発す
るが、このものを常温で大気中に放置すると湿分を吸着
し、放置時間が長くなると、また元の状態に戻る。
In particular, in the case of silica obtained by a wet method such as the method, there are many silanol groups (ESi-Of()) on the silica surface, which bond with moisture in the atmosphere. For example,
When heat treated at 800°C for 1 hour, 7.4% of water evaporates, but when this material is left in the air at room temperature, it adsorbs moisture, and the longer it is left, the more it returns to its original state.

この問題点を解決するため、本発明者等は、種々熱処理
条件の検討を行った結果、2)の工程で得られたシリカ
を1ooo℃以上の温度で熱処理することにより、意外
にもシラノール基が消失することを見出した。本発明は
、かかる知見にもとづいて完成されたものである。
In order to solve this problem, the present inventors investigated various heat treatment conditions, and found that by heat-treating the silica obtained in step 2) at a temperature of 100°C or higher, the silanol group was unexpectedly reduced. was found to disappear. The present invention was completed based on this knowledge.

2)の工程で得られたシリカは、1000℃以上の熱処
理を受けると繊維中に存在する無数の微小な亀裂から開
裂し、微粒子状シリカに変化すると共に微小細孔がつぶ
れて緻密な構造となる。
When the silica obtained in step 2) is subjected to heat treatment at 1000°C or higher, it cleaves through the countless microscopic cracks that exist in the fibers, changes to fine particulate silica, and collapses the micropores to create a dense structure. Become.

比表面積としては、約10 rd /g以下のシリカ粒
子を得ることができる。
Silica particles having a specific surface area of about 10 rd /g or less can be obtained.

従って、熱処理後のシリカはそのままシリカ粒子として
使用し得るが、必要な場合には更に粉砕して粒径を調整
することができる。
Therefore, the silica after heat treatment can be used as silica particles as is, but if necessary, it can be further pulverized to adjust the particle size.

カサ密度の大きな、比表面積の小さいシリカ粒子を得る
た・めの熱処理条件は、熱処理温度としては、1000
℃以上、実用的には1100〜1400 ”C(7) 
i 11とするのがよい。処理時間は適宜でよい。
The heat treatment conditions for obtaining silica particles with large bulk density and small specific surface area are as follows:
℃ or higher, practically 1100-1400''C (7)
It is better to set it to i 11. The processing time may be set as appropriate.

熱処理を行うときの雰囲気としては、酸素や炭酸ガスな
どでもよいし、必要によっては窒素やアルゴンなどの不
活性ガスを用いることもできる。
The atmosphere during the heat treatment may be oxygen, carbon dioxide, or the like, and if necessary, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

実用的には空気とすることがよい。For practical purposes, it is preferable to use air.

熱処理を行う装置としては、シリカを1ooo℃以上の
温度に維持することができればよく、管状炉、箱型炉、
トンネル炉の他、流動焼成炉などを使用することができ
、加熱方式としては、電熱、燃焼ガスなどによって行え
ばよい。
The heat treatment can be carried out using a tube furnace, a box furnace, a tube furnace, a box furnace, etc.
In addition to the tunnel furnace, a fluidized furnace or the like can be used, and the heating method may be electric heat, combustion gas, or the like.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法によれば、ウランなどの放射性元素を含む
不純物含有率が極めて低く、粒径が1へ・100μmで
、且つ吸湿性のないシリカ粒子を得ることができる。こ
のようにして得られたシリカ粒子は従来技術による場合
に比較して製造コストが低い上、純度が高(、しかも吸
湿性がないので透明石英ガラス・特殊セラミックスなど
の原料などのほか、特に高集積回路封止用樹脂組成物の
充填剤に利用することができる。
According to the method of the present invention, it is possible to obtain silica particles that have an extremely low content of impurities including radioactive elements such as uranium, have a particle size of 1 to 100 μm, and are not hygroscopic. The silica particles obtained in this way have lower production costs than conventional techniques, and are highly pure (and have no hygroscopicity, so they can be used as raw materials for transparent quartz glass, special ceramics, etc.) It can be used as a filler for resin compositions for encapsulating integrated circuits.

以下一本発明の方法および効果を実施例および比較例に
より説明する。
The method and effects of the present invention will be explained below using Examples and Comparative Examples.

〔実施例〕〔Example〕

実施例−1 けい酸ソーダ#3号(JIS K1408.3号相当品
、以下同じ)(SiOz:28χ、NazO:9χ、 
U:36ppb)3000gを、減圧下で50℃に加温
して脱水濃縮し、 5iOz: 32%の繊維化用原液
を得た。本原液の粘度は30℃で約100ボイズであり
、曳糸性も良好であった。この原液をが過酸、押し出し
機を用い孔径0.1 flφ、孔数200個のPTFE
樹脂被覆ノズルを通して3 m/minの速度で、30
℃に保持した凝固浴(凝固剤:DMAC)中へ押し出し
た。
Example-1 Sodium silicate #3 (equivalent to JIS K1408.3, the same applies hereinafter) (SiOz: 28χ, NazO: 9χ,
U: 36 ppb) 3000 g was heated to 50° C. under reduced pressure and dehydrated and concentrated to obtain a stock solution for fiberization of 5 iOz: 32%. The viscosity of this stock solution was about 100 voids at 30° C., and the stringiness was also good. This stock solution was mixed with peracid and made into PTFE with a pore diameter of 0.1 flφ and 200 pores using an extruder.
through a resin-coated nozzle at a speed of 3 m/min.
It was extruded into a coagulation bath (coagulant: DMAC) maintained at .degree.

押し出された原液はDM八へによって脱水されて凝固し
、透明な繊維状ゲルに変化した。この繊維状ゲルをカッ
ターを用いて切断し、繊維長約1c11の短繊維とした
The extruded stock solution was dehydrated by DM8, solidified, and turned into a transparent fibrous gel. This fibrous gel was cut using a cutter to obtain short fibers with a fiber length of about 1c11.

得られた短繊維状ゲルLogを処理液−硫酸5容量%水
溶液: 500CC中に浸漬し、攪拌しつつ100℃で
1時間処理し、次いで、処理液を硫酸1o容量%水溶液
: 500ccに替え同様にして第2段目の処理を行っ
た。
The obtained short fibrous gel Log was immersed in a treatment solution - 500cc of a 5% by volume aqueous solution of sulfuric acid, and treated at 100°C for 1 hour with stirring, then the treatment solution was changed to 500cc of a 10% by volume aqueous solution of sulfuric acid. The second stage of processing was performed.

このようにして得られた短繊維状シリカを沸騰水で洗滌
、濾過して脱酸、・脱水し、150℃で予備乾燥した後
、1200℃で1時間熱処理した。
The short fibrous silica thus obtained was washed with boiling water, filtered, deoxidized, and dehydrated, pre-dried at 150°C, and then heat-treated at 1200°C for 1 hour.

熱処理により短繊維状シリカはこまかく開裂して微粒子
状シリカに変化したが、粒径分布をそろえる為メノウ製
粉砕器で粉砕し、最終的なシリカ粒子を得た。
Due to the heat treatment, the short fibrous silica was finely cleaved and turned into fine particulate silica, but in order to make the particle size distribution uniform, it was pulverized using an agate pulverizer to obtain the final silica particles.

実施例−2 けい酸ソーダ#3号(実施例、1と同ロノl−)500
0gを30℃に保持し、攪拌しながら微粉状の酸性硫酸
ソーダをゆっくり添加した。けい酸ソーダ液の粘度は酸
性硫酸ソーダの添加量の増加につれて上昇し、最終的に
粘度500ボイズの原液を得た。
Example-2 Sodium silicate #3 (same as Example 1) 500
0 g was maintained at 30° C., and finely powdered acidic sodium sulfate was slowly added while stirring. The viscosity of the sodium silicate solution increased as the amount of acidic sodium sulfate added increased, and a stock solution with a viscosity of 500 voids was finally obtained.

この原液は空気をまきこみ、気泡で充満していた。この
気泡を含んだ原液をそのまま押し出し機から孔径0.1
fiφ、孔数200個のノズルを通してDMACを凝固
剤とした凝固浴中へ押し出し、繊維状ゲルを得た。この
繊維状ゲル中には多数の微細な気泡が存在していた。気
泡を含んだままの繊維状ゲルを切断して短繊維化し、実
施例−1と同様の処理を行ってシリカ粒子を得た。
This stock solution was aerated and filled with air bubbles. This stock solution containing air bubbles is directly passed through an extruder with a pore size of 0.1
Fiφ was extruded through a nozzle with 200 holes into a coagulation bath using DMAC as a coagulant to obtain a fibrous gel. Many fine air bubbles were present in this fibrous gel. The fibrous gel containing air bubbles was cut into short fibers, and the same treatment as in Example 1 was performed to obtain silica particles.

実施例−3 けい酸ソーダ#3号(SiOz:28.5χ、NazO
:9.5χ、U:150ppb)5000gを実施例−
1に準じてSiO□:32.3χまで脱水濃縮し、原液
を得た。この原液の粘度は30℃で約500ボイズであ
った。本原液を一夜静置して脱泡した後、押し出し機か
ら外孔径0,1mφ、内孔径0.05snφ、孔数10
個の中空糸紡糸ノズルを通してIIMAC中へ押し出し
、透明な中空繊維状ゲルを得た。得られたゲルを実施例
−1と同様の処理を行ってシリカ粒子を得た。
Example-3 Sodium silicate #3 (SiOz: 28.5χ, NazO
:9.5χ, U:150ppb) 5000g in Example-
The solution was dehydrated and concentrated to SiO□:32.3χ according to 1 to obtain a stock solution. The viscosity of this stock solution was about 500 voids at 30°C. After leaving the stock solution overnight to defoam, it was extracted from an extruder with an outer hole diameter of 0.1 mφ, an inner hole diameter of 0.05 snφ, and a number of holes of 10.
The gel was extruded through two hollow fiber spinning nozzles into IIMAC to obtain a transparent hollow fiber gel. The obtained gel was treated in the same manner as in Example-1 to obtain silica particles.

上記の実施例−1〜3で得られた熱処理前のシリカ中の
不純物含有率および熱処理後のシリカ粒子の物性を表−
1に示す。
The impurity content in the silica before heat treatment and the physical properties of the silica particles after heat treatment obtained in Examples 1 to 3 above are shown below.
Shown in 1.

なお、CI、U、およびThの分析は放射化分析法によ
った。
Note that CI, U, and Th were analyzed by activation analysis.

表−1(l)熱処理前のシリカ中の不純物含有重要−1
(2)熱処理後のシリカ粒子の物性変化を測定し、吸水
率として表示した。
Table-1 (l) Important impurity content in silica before heat treatment-1
(2) Changes in physical properties of silica particles after heat treatment were measured and expressed as water absorption.

した大気中放置前の試料重量、〔g〕 実施例−4 けい酸ソーダ113号(実施例−3と同ロフト) 50
00gを50℃に保持したニーグー中で攪拌しながら真
空ポンプを用いて減圧下で脱水濃縮し、5iOz:31
.8″1とし、透明な原液を得た。原液の粘度は30℃
で50ボイズであった。この原液を押し出し機から孔径
0.1龍φ、孔数50個のPTFE被覆ノズルを通して
種々の凝固剤中へ押し出し、透明な繊維状ゲルを得た。
Sample weight before being left in the atmosphere [g] Example-4 Sodium silicate No. 113 (same loft as Example-3) 50
00g was dehydrated and concentrated under reduced pressure using a vacuum pump while stirring in a Ni-Goo maintained at 50°C, and 5iOz: 31
.. 8″1 to obtain a transparent stock solution.The viscosity of the stock solution was 30°C.
It was 50 boise. This stock solution was extruded from an extruder through a PTFE-coated nozzle with a hole diameter of 0.1 mm and 50 holes into various coagulants to obtain transparent fibrous gels.

この熟維状ゲルを実施例−1と同様の方法で処理し表−
2に示す結果を得た。
This mature fibrous gel was treated in the same manner as in Example-1.
The results shown in 2 were obtained.

表−2(l)熱処理前のシリカ中の不純物含有率Et−
OH: エタノール (2)熱処理後のシリカ粒子の物性; NQ4−1〜3いづれも重量平均粒径:15μ講、カサ
密度: 0.96g/cJ、吸水率:0%であった。
Table 2 (l) Impurity content in silica before heat treatment Et-
OH: Ethanol (2) Physical properties of silica particles after heat treatment; NQ4-1 to NQ4-3 all had a weight average particle size of 15 μm, a bulk density of 0.96 g/cJ, and a water absorption rate of 0%.

実施例−5 実施例〜3で調製した原液を押し出し機を用い、孔径0
.1鶴φ、孔数50個のPTFE被覆ノズルを通して空
中へ落下させた。ノズル出口には加熱筒を置き、筒内温
度を150℃に保持した。
Example-5 Using an extruder, the stock solution prepared in Example-3 was heated to a pore size of 0.
.. It was dropped into the air through a PTFE-coated nozzle with a diameter of 1 crane and 50 holes. A heating cylinder was placed at the nozzle outlet, and the temperature inside the cylinder was maintained at 150°C.

ノズルから吐出された原液は水分の蒸発によって凝固し
、繊維状ゲルとなった。この繊維状ゲルを硫酸5容量%
水溶液を入れた浴槽へ落とし予備的な酸処理を施した。
The stock solution discharged from the nozzle solidified due to evaporation of water and became a fibrous gel. This fibrous gel was mixed with 5% sulfuric acid by volume.
It was dropped into a bath containing an aqueous solution and subjected to preliminary acid treatment.

次いで、水洗後切断して繊維長約10mの短繊維とした
Next, the fibers were washed with water and cut into short fibers with a fiber length of about 10 m.

この短繊維を実施例−1に準じた処理を行ったところ、
不純物含有率として:Na:2.2ppla、U: 1
 ppb以下、熱処理後の物性として;重量平均粒径:
15μm、カサ密度: 0.96g/c+J、吸水率:
0%のシリカ粒子が得られた。
When this short fiber was treated according to Example-1,
As impurity content: Na: 2.2 ppla, U: 1
ppb or less, as physical properties after heat treatment; weight average particle size:
15μm, bulk density: 0.96g/c+J, water absorption rate:
0% silica particles were obtained.

実施例−6、および比較例−1 l) 実施例−1と同様の操作によって得られた短繊維
状ゲル各10gを、第1段目の処理液としてそれぞれ濃
度10および20、また比較のため40および70各容
量%の硫酸水溶戒名500cc中に入れ、以下、実施例
−1に準した不純物抽出処理を行った。
Example-6 and Comparative Example-1 l) 10 g each of the short fibrous gels obtained by the same operation as in Example-1 were used as the first-stage treatment liquid at concentrations of 10 and 20, respectively, and for comparison. The samples were placed in 500 cc of aqueous sulfuric acid containing 40 and 70% by volume, and impurity extraction treatment according to Example 1 was performed.

(実施例:6−1〜2、比較例=1−1〜2)2) ま
た、比較例、1に対して酸処理における処理液のM 濃
度の順序だけを替え、その他は同様の処理を行った。(
実施例=6−3〜4) 得られたシリカ中の不純物含有率を実施例−1の結果上
付せて表−3に示す。
(Example: 6-1 to 2, Comparative Example = 1-1 to 2) 2) In addition, compared to Comparative Example 1, only the order of the M concentration of the treatment solution in the acid treatment was changed, and the other treatments were the same. went. (
Examples = 6-3 to 6-4) The impurity content in the obtained silica is shown in Table 3 with the results of Example 1 added.

表−3処理液の酸濃度〔硫酸〕の影響 ・処理時間:  IHr。Table-3 Effect of acid concentration [sulfuric acid] in treatment solution ・Processing time: IHr.

実施例−7、および比較例−2 実施例−4で調製した原液を用いて実施例−1と同様の
操作によって短繊維状ゲルを得た。この短繊維状ゲル各
Logを、第1段目の処理液としてそれぞれ濃度5.l
Oおよび20.また比較のため40および60各容量%
の硝酸水溶戒名5oocc中に入れ、攪拌しながら10
0℃で1時間処理後、ついで処理液を10容量%硝酸水
溶液各500CCに替え、同様に第2段目の処理を行っ
た。以後の処理は実施例−1に準じた方法によってシリ
カ粒子を得た。
Example 7 and Comparative Example 2 Short fibrous gels were obtained using the stock solution prepared in Example 4 in the same manner as in Example 1. Each Log of this short fibrous gel was used as the first stage treatment solution at a concentration of 5. l
O and 20. Also for comparison, 40 and 60% capacity
Pour into 5 oocc of nitric acid solution and add 10 ml while stirring.
After treatment at 0° C. for 1 hour, the treatment liquid was then changed to 500 cc of a 10% by volume nitric acid aqueous solution, and a second stage treatment was performed in the same manner. Silica particles were obtained by a method similar to Example 1 for subsequent treatments.

熱処理前のシリカ中の不純物含有率および熱処理後のシ
リカ粒子の物性を表−4に示す。
Table 4 shows the impurity content in the silica before heat treatment and the physical properties of the silica particles after heat treatment.

表−4処理液の酸濃度〔硝酸〕の影響 表−4(l)熱処理前のシリカ中の不純物含有率*酸濃
度:容量%、(濃硝酸、CC/処理液: 100cc)
表−4(2)熱処理後のシリカ粒子の物性*重量平均粒
径〔μm〕を示す。
Table-4 Effect of acid concentration [nitric acid] in treatment liquid Table-4 (l) Impurity content in silica before heat treatment *Acid concentration: volume %, (concentrated nitric acid, CC/treatment liquid: 100cc)
Table 4 (2) Physical properties of silica particles after heat treatment * Weight average particle diameter [μm] is shown.

実施例−8、および比較例−3 実施例−1で得られた不純物抽出および水洗滌終了後の
シリカを105℃で4時間乾燥した。得られた乾燥シリ
カを各10.00gづつ秤取し、それぞれに対して40
0,600,800,900.1000および1200
℃の各温度で1時間熱処理を施した。熱処理後の各試料
はデシケータ中で室温まで放冷した後、重量(Wo)を
測定し、ついで大気中に放置して重量の経時変化を測定
した。
Example 8 and Comparative Example 3 The silica obtained in Example 1 after the impurity extraction and water washing was dried at 105° C. for 4 hours. Weigh out 10.00 g of each of the obtained dry silica, and weigh 40 g of each.
0,600,800,900.1000 and 1200
Heat treatment was performed at each temperature of 1 hour. After each heat-treated sample was allowed to cool to room temperature in a desiccator, its weight (Wo) was measured, and then it was left in the air to measure the change in weight over time.

測定結果は表−5に示すとうりで、1000℃以上の熱
処理を行ったシリカでは重量変化は認められなかったが
1.熱処理温度が400〜900℃の場合には大気中の
湿分を吸着してシリカ粒子の重量は経時的に増加した。
The measurement results are shown in Table 5. No weight change was observed in the silica heat-treated at 1000°C or higher, but 1. When the heat treatment temperature was 400 to 900°C, the weight of the silica particles increased over time by adsorbing moisture in the atmosphere.

なお、実施例=1以外の実施例で得られた乾燥シリカに
ついても、1000℃以上の熱処理を施した後は大気中
放置による吸湿は認められなかった。
In addition, no moisture absorption was observed in the dried silica obtained in Examples other than Example 1 after being subjected to heat treatment at 1000° C. or higher when left in the air.

表−5 手  続  補  正  書 (自発)昭和61年9月
18日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、 事件の表示 昭和60年特許願第1391.46号 2、 発明の名称 高純度シリカの製造方法 3、 補正をする者 事件との関係  特許出願人 〒100東京都千代田区丸の内−丁目5番1号なし 明    細    書 1、発明の名称 高純度シリカの製造方法 2、特許請求の範囲 ることを特徴とする高純度シリカの製造方法。
Table-5 Procedural Amendment (Voluntary) September 18, 1988 Commissioner of the Patent Office Kuro 1) Mr. Akio 1, Indication of the case 1985 Patent Application No. 1391.46 2, Name of the invention High purity silica 3. Relationship with the case of the person making the amendment. Patent applicant: 5-1 Marunouchi-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, 100. Description 1. Name of the invention. Process for producing high-purity silica 2. Scope of claims. A method for producing high-purity silica, characterized by:

3) 繊維状ゲルが気泡を含有している特許請求の範囲
第1項記載の製造方法。
3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the fibrous gel contains air bubbles.

4)繊維状ゲルの酸処理を、最初に酸濃度が30容量%
以下である処理液を用いて行う特許請求の範囲第1項記
載の製造方法。
4) Acid treatment of the fibrous gel is performed at an acid concentration of 30% by volume at first.
The manufacturing method according to claim 1, which is carried out using the following treatment liquid.

5) 繊維状ゲルの酸処理を、少なくとも2段階に分け
て行う特許請求の範囲第1項または第4項記載の製造方
法。
5) The manufacturing method according to claim 1 or 4, wherein the acid treatment of the fibrous gel is carried out in at least two stages.

3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高純度シリカの製造方法に関する。3. Detailed description of the invention [Industrial application field] The present invention relates to a method for producing high-purity silica.

詳しくは、アルカリけい酸塩水溶液から、アルカリ金属
や塩素のほか、ウランなど放射性を有する不純物の含有
率が極めて少なく、且つ、低吸湿性で比表面積の小さい
高純度シリカを製造する方法に関する。
Specifically, the present invention relates to a method for producing high-purity silica, which has an extremely low content of radioactive impurities such as uranium in addition to alkali metals and chlorine, and has low hygroscopicity and a small specific surface area from an aqueous alkali silicate solution.

本発明の方法により得られる高純度シリカは、充填剤・
分散剤などの用途、透明石英ガラス、特殊セラミックス
などの原料としての用途のほか、特に電子部品封止用樹
脂組成物の充填剤として好適に用いられることが期待さ
れる。
The high-purity silica obtained by the method of the present invention has a filler and
In addition to applications such as dispersants and raw materials for transparent quartz glass and special ceramics, it is expected to be suitably used as a filler in resin compositions for encapsulating electronic components.

電子部品の封止材料としては、シリカなど無機質充填剤
を含む合成樹脂組成物が用いられているが、無機質充填
剤は、膨張係数、熱伝導性、透湿性1機械的特性などの
諸物性およびコストの面から成形性の許す限り多量に配
合することが有利とされ、シリカ系充填剤が最も好まし
いとされている。しかし、電子部品素子の高集積化に伴
って、素子の誤作動の問題が生じており、これは使用す
る封止材料、特にシリカ系充填剤中に数十〜数百ρpb
単位で含まれている微量のウラン、トリウムなどの放射
性元素から放出されるα線に起因するとされていて、シ
リカ中のこのような不純物の含有率を更に低減させるこ
とが望まれている。
Synthetic resin compositions containing inorganic fillers such as silica are used as encapsulating materials for electronic components, but inorganic fillers have various physical properties such as expansion coefficient, thermal conductivity, moisture permeability, mechanical properties, and From the viewpoint of cost, it is considered advantageous to blend as much as moldability allows, and silica-based fillers are said to be the most preferred. However, with the increasing integration of electronic component elements, the problem of malfunction of the elements has arisen.
This is said to be caused by alpha rays emitted from trace amounts of radioactive elements such as uranium and thorium contained in silica, and it is desired to further reduce the content of such impurities in silica.

本発明は、このような要望に対応することを目的とする
ものヤある。
The present invention aims to meet such demands.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高純度シリカの製法としては; 1) 蒸留・吸着・液相抽出等により精製した四塩化け
い素を酸水素炎下で反応させる方法が知られている。ま
た; 2) けい酸アルカリ水溶液を原料として高純度シリカ
を製造する方法として、けい酸アルカリ水溶液をイオン
交換樹脂で処理することによって精製する方法(特開昭
60−42217号、特開昭6(1−42218号など
)が提案されている。
Known methods for producing high-purity silica include: 1) A method in which silicon tetrachloride purified by distillation, adsorption, liquid phase extraction, etc. is reacted under an oxyhydrogen flame. 2) As a method for producing high-purity silica using an aqueous alkali silicate solution as a raw material, there is a method of purifying an aqueous alkali silicate solution by treating it with an ion exchange resin (JP-A-60-42217, JP-A-6 (1983)). No. 1-42218, etc.) have been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

これらの方法により純度の高いシリカを製造することが
できるが、1)の方法の場合、得られるシリカ粒子の平
均粒径がmμオーダーの微粒子で比表面積が大きく、電
子部品封止用樹脂組成物への充填剤としては利用し難い
Highly pure silica can be produced by these methods, but in the case of method 1), the obtained silica particles are fine particles with an average particle size of the mμ order and have a large specific surface area, and are not suitable for resin compositions for encapsulating electronic components. It is difficult to use it as a filler.

また、2)の方法では、いづれもけい酸アルカリ水溶液
のSiO,濃度を約10重量%以下に希釈して精製処理
操作を行うので装置効率上の点で、またシリカゾルから
シリカを沈澱析出させ母液から分離回収する操作条件が
複雑であるので生産性の点で難がある。更に、湿式法で
あるため、得られるシリカは、その表面に多数のシラノ
ール基が存在することから吸湿性を有するという難点が
ある。
In addition, in the method 2), since the purification operation is performed after diluting the SiO concentration of the aqueous alkali silicate solution to about 10% by weight or less, it is difficult to improve the efficiency of the equipment, and also because silica is precipitated from the silica sol and the mother liquor is Since the operating conditions for separating and recovering from the water are complicated, there are problems in terms of productivity. Furthermore, since it is a wet method, the obtained silica has a problem in that it has hygroscopic properties due to the presence of a large number of silanol groups on its surface.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは、従来の方法における、このような問題点
を改善し、アルカリけい酸塩水溶液を原料として不純物
の含有量が極めて少なく、且つ、低吸湿性で比表面積の
小さい高純度シリカを効率良(、しかも経済的に製造す
るべく鋭意研究し、アルカリけい酸塩水溶液を凝固浴中
で微細な繊維状ゲルとし、得られた繊維状ゲルを酸を含
む液、次いで水で処理して不純物を抽出除去し、得られ
たシリカを1000℃以上の温度で加熱処理することに
よって不純物の含有量が極めて少なく、且つ、低吸湿性
で比表面積、の小さい高純度シリカを得ることができる
ことを見出し本発明を完成した。
The present inventors have improved these problems in the conventional method, and have created high-purity silica with extremely low impurity content, low hygroscopicity, and small specific surface area using an aqueous alkali silicate solution as a raw material. We conducted extensive research to produce it efficiently (and economically) by turning an aqueous alkali silicate solution into a fine fibrous gel in a coagulation bath, and treating the resulting fibrous gel with an acid-containing solution and then with water. By extracting and removing impurities and heat-treating the obtained silica at a temperature of 1000°C or higher, it is possible to obtain high-purity silica with extremely low impurity content, low hygroscopicity, and small specific surface area. Heading The invention has been completed.

本発明は、「一般式: M zO・ns+Oz (ただ
し、Mはアルカリ金属元素、nはSiO□のモル数0.
5〜5を示す)で表されるアルカリけい酸塩の水溶液を
紡糸ノズルから水溶性有機媒体中に押し出して微細な繊
維状ゲルとし、得られた繊維状ゲルを酸を含む液で処理
した後、次いで水洗して不純物を抽出除去し、得られた
シリカを1000℃以上の温度で加熱処理することを特
徴とする高純度シリカの製造方法」を要旨とする。
The present invention is based on the general formula: M zO·ns+Oz (where M is an alkali metal element and n is the number of moles of SiO□0.
After extruding an aqueous solution of an alkali silicate represented by 5 to 5 from a spinning nozzle into a water-soluble organic medium to form a fine fibrous gel, and treating the resulting fibrous gel with a liquid containing an acid. , followed by washing with water to extract and remove impurities, and heat-treating the obtained silica at a temperature of 1000°C or higher.''

以下、本発明について説明する。本発明の実施態様は、
次の3工程から構成される。
The present invention will be explained below. Embodiments of the invention include:
It consists of the following three steps.

、工程−1:(繊維化工程)。, Step-1: (fiberization step).

アルカリけい酸塩水溶液から曳糸性を有する高粘性液(
以下、原液という)を調製し、この原液を繊維化装置を
用いて凝固浴中で凝固させ微細な繊維状ゲルとする。
A highly viscous liquid with stringiness (from an aqueous alkali silicate solution)
(hereinafter referred to as a stock solution) is prepared, and this stock solution is coagulated in a coagulation bath using a fiberizing device to form a fine fibrous gel.

・工程−2:(不純物抽出工程)。-Step-2: (Impurity extraction step).

得られた繊維状ゲルを、酸を含む液(以下、処理液とい
う)、次いで水で処理して不純物を抽出し除去する。
The obtained fibrous gel is treated with a liquid containing an acid (hereinafter referred to as a treatment liquid) and then with water to extract and remove impurities.

・工程−3:(加熱処理工程)。-Step-3: (heat treatment step).

得られた繊維状シリカを、1000℃以上の温度で加熱
処理する。
The obtained fibrous silica is heat-treated at a temperature of 1000°C or higher.

本発明の特徴は; +11  アルカリけい酸塩水溶液を、紡糸ノズル(以
下、ノズルという)を備えた繊維化装置を用いて凝固浴
中で凝固させ微細な繊維状ゲルとする。
Features of the present invention are: +11 An aqueous alkali silicate solution is coagulated into a fine fibrous gel in a coagulation bath using a fiberizing device equipped with a spinning nozzle (hereinafter referred to as nozzle).

繊維化に際しては、l +n以下の孔径を存するノズル
を用いるのがよい。
For fiberization, it is preferable to use a nozzle having a hole diameter of l+n or less.

得られる繊維状ゲルは微細径で高表面積を有するので不
純物の抽出効率が高まる。
The resulting fibrous gel has a fine diameter and a high surface area, increasing the efficiency of extracting impurities.

(2)  アルカリけい酸塩水溶液を微細な繊維状ゲル
とするに際して、アルカリけい酸塩水溶液を水溶性有機
媒体中で凝固させる。
(2) When forming an aqueous alkali silicate solution into a fine fibrous gel, the aqueous alkali silicate solution is coagulated in a water-soluble organic medium.

アルカリけい酸塩水溶液の粘度は2〜500ボイズの範
囲とするのがよい。
The viscosity of the aqueous alkali silicate solution is preferably in the range of 2 to 500 voids.

前記の特徴(1)および(2)を組み合わせることによ
って、驚くべきことに、通常の円形孔ノズルを用いても
中空構造を有する繊維状ゲルが得られ、その凝固体部分
は均質な高膨潤状態を保持し、不純物が酸および水によ
って抽出され易い構造で得られるので、前記の特徴(1
1の効果とあいまって前記の組合せはシリカ中の不純物
の抽出効率を著しく向上させることができる。
By combining the above characteristics (1) and (2), surprisingly, a fibrous gel with a hollow structure can be obtained even using a normal circular hole nozzle, and the coagulated part is in a homogeneous and highly swollen state. , and impurities are easily extracted by acid and water.
Combined with the effect of 1, the above combination can significantly improve the efficiency of extracting impurities from silica.

(3)  得られたシリカは1000℃以上の温度で加
熱処理されると、その粒子表面に存在するシラノール基
が消失するのでシリカの吸湿性を大幅に低減することが
でき、また、シリカ粒子の微細孔がつぶれて比表面積が
小さく、カサ密度の大きい緻密なシリカ粒子を得ること
ができる。
(3) When the obtained silica is heat-treated at a temperature of 1,000°C or higher, the silanol groups present on the particle surface disappear, so the hygroscopicity of the silica can be significantly reduced, and the silica particles' The micropores are crushed, and dense silica particles with a small specific surface area and a large bulk density can be obtained.

前記工程を組み合せた本発明の方法により、シリカ中の
不純物の抽出効率を著しく向上し得ると共に、更に得ら
れるシリカに低吸湿性と緻密性とを付与することができ
る。本発明の方法で得られる貰純度シリカは透明石英ガ
ラスや、電子部品封止用樹脂組成物の充填剤など特に水
分の存在が問題とされる用途にも好適である。
By combining the above steps, the method of the present invention can significantly improve the extraction efficiency of impurities in silica, and can also impart low hygroscopicity and compactness to the obtained silica. The high-purity silica obtained by the method of the present invention is also suitable for applications where the presence of moisture is a problem, such as transparent quartz glass and fillers for resin compositions for encapsulating electronic components.

本発明の方法で原料のアルカリけい酸塩水溶液としては
、けい酸のナトリウム塩、カリウム塩。
In the method of the present invention, the raw alkali silicate aqueous solution includes sodium salts and potassium salts of silicic acid.

リチウム塩などの水溶液を用いることができる。Aqueous solutions such as lithium salts can be used.

以下、本発明の方法においてアルカリけい酸塩水溶液と
してけい酸ナトリウム水溶液を用いた場合を例として、
前記の3工程を順次説明する。
Hereinafter, the case where a sodium silicate aqueous solution is used as the alkali silicate aqueous solution in the method of the present invention will be described as an example.
The above three steps will be explained in order.

〔工程−1:(繊維化工程)〕 原料のけい酸ナトリウム水溶液を繊維化するのに適した
粘度範囲に調製し、原液とする。
[Step-1: (Fibre-forming step)] A sodium silicate aqueous solution as a raw material is adjusted to a viscosity range suitable for fiber-forming, and used as a stock solution.

本発明の方法に適した原液の粘度範囲は、2〜500ボ
イズの範囲がよく、特に10〜200ボイズの範囲が好
適である。
The viscosity range of the stock solution suitable for the method of the present invention is preferably in the range of 2 to 500 voids, particularly preferably in the range of 10 to 200 voids.

540□濃度が高く粘度が高過ぎるけい酸ナトリウム水
溶液を原料とする場合には、水で適宜希釈して使用する
540□ When a sodium silicate aqueous solution with high concentration and too high viscosity is used as a raw material, it is used after appropriately diluting with water.

SiO□約30%を含むけい酸ナトリウム水溶液の場合
には、通常の状態では粘度が低く曳糸性が充分でないの
で、これに曳糸性を付与するためにけい酸ナトリウムを
重合させて用いる。
In the case of an aqueous sodium silicate solution containing about 30% SiO□, the viscosity is low under normal conditions and the stringiness is not sufficient, so sodium silicate is polymerized and used in order to impart stringiness to it.

けい酸ナトリウムを重合させる方法としては、酸性物質
による部分中和法1脱水濃縮法、多価金属塩を添加する
方法等が提案されている。これらの内、脱水濃縮法は最
も簡単な方法で数%の脱水でけい酸ナトリウムは重合し
粘度が増大する。
As methods for polymerizing sodium silicate, a partial neutralization method using an acidic substance, a dehydration concentration method, a method of adding a polyvalent metal salt, etc. have been proposed. Among these, the dehydration and concentration method is the simplest method, in which sodium silicate polymerizes and increases in viscosity by dehydration of a few percent.

調製した原液を繊維化に適した温度、たとえば30〜6
0℃に保ち、適宜のろ過装置を経て、定量ポンプを用い
て繊維化装置に送る。
The prepared stock solution is heated to a temperature suitable for fiberization, e.g.
The mixture is kept at 0° C., passed through an appropriate filtration device, and sent to a fiberization device using a metering pump.

繊維化装置としては、特に限定するものではなく、一般
には紡糸ノズルを備えた押し出し機を用いることができ
る。
The fiberizing device is not particularly limited, and generally an extruder equipped with a spinning nozzle can be used.

ノズルを用いる場合の最大の問題点は、ノズルから押し
出された原液のノズル出口面への接着トラブルの発生で
ある。
The biggest problem when using a nozzle is the occurrence of adhesion problems of the stock solution extruded from the nozzle to the nozzle exit surface.

周知のように、けい酸ナトリウム水溶液は金属との親和
性の高い粘稠な液であり、僅かの含水率の減少で急に凝
固する性質を有し、接着剤としても使用されていること
から判るように、けい酸ナトリウム水)8液からなる原
液がノズル面に付着した状態で凝固すると、けい酸ナト
リウムとノズル面との間に強固な結合が形成され、これ
を剥離させることは極めて困難である。凝固体がノズル
面に接着すると隣接している孔から押し出された原液が
次々と付着凝固してゆき、遂には繊維化の操作を継続す
ることができなくなる。
As is well known, sodium silicate aqueous solution is a viscous liquid that has a high affinity with metals, and has the property of rapidly solidifying with a slight decrease in water content, and is also used as an adhesive. As can be seen, when the stock solution consisting of 8 sodium silicate solutions solidifies while adhering to the nozzle surface, a strong bond is formed between the sodium silicate and the nozzle surface, which is extremely difficult to separate. It is. When the coagulated material adheres to the nozzle surface, the stock solution extruded from adjacent holes will adhere and coagulate one after another, until it becomes impossible to continue the fiberizing operation.

このような現象は使用するノズルの孔径が小さく、孔数
の多い場合に起こり易い、これの解決策としては、ノズ
ル面と原液との付着性をできるだ    ゛け小さくす
ることである。
This phenomenon tends to occur when the nozzle used has a small pore diameter and a large number of holes.The solution to this problem is to minimize the adhesion between the nozzle surface and the stock solution.

本発明者らは使用するノズルの材質について種々の検討
を行い、金−白金合金などの貴金属合金類型またはTF
E系樹脂製のノズル、またはノズル面を貴金属またはT
FE系樹脂で被覆したノズルを使用するとゲル化したア
ルカリけい酸塩のノズル離れ性が著しく向上することを
見出した。
The present inventors conducted various studies on the material of the nozzle to be used, and found that noble metal alloys such as gold-platinum alloys or TF
E-based resin nozzle or nozzle surface made of precious metal or T
It has been found that when a nozzle coated with an FE resin is used, the nozzle separation properties of gelled alkali silicate are significantly improved.

本発明でいう貴金属類とは、金、白金、恨、パラジウム
を含み、通常のメッキ処理によってノズル面に被覆する
ことができる。
The noble metals referred to in the present invention include gold, platinum, gold, and palladium, and can be coated on the nozzle surface by ordinary plating treatment.

本発明でいう TFE系樹脂とはポリ四弗化エチレン(
PTFE)のほか、TFE とへキサフルオロプロピレ
ンとの共重合体、 TFEとパーフルオロアルキルビニ
ルエーテルとの共重合体、エチレンとTFEとの共重合
体、エチレンとビニルフルオライドとの共重合体、エチ
レンとビニリデンフルオライドとの共重合体、エチレン
とクロロトリフルオロエチレンとの共重合体などの共重
合体類を含む。
The TFE resin referred to in the present invention is polytetrafluoroethylene (
PTFE), copolymers of TFE and hexafluoropropylene, copolymers of TFE and perfluoroalkyl vinyl ether, copolymers of ethylene and TFE, copolymers of ethylene and vinyl fluoride, ethylene and vinylidene fluoride, and copolymers of ethylene and chlorotrifluoroethylene.

ノズル面へのTFE系樹脂の被覆は常法に従って行い、
必要ならノズル外面にプライマーを施した後、被覆を行
ってもよい。
The nozzle surface is coated with TFE resin according to the usual method.
If necessary, coating may be performed after applying a primer to the outer surface of the nozzle.

繊維化には、湿式法のほかアルカリけい酸塩水溶液をノ
ズルからいったん空気中に押し出した後で、酸溶液で処
理して凝固させるなど種々の方法が採用できるが、アル
カリけい酸塩のノズル面への接着防止の観点からは乾式
法に比し湿式法が有利である。
In addition to the wet method, various methods can be used for fiberization, such as extruding an aqueous alkali silicate solution into the air through a nozzle and then treating it with an acid solution to coagulate it. The wet method is more advantageous than the dry method from the viewpoint of preventing adhesion to the surface.

本発明では、凝固浴中に浸ンiしたノズルから原液を押
し出す。押し出された原液は凝固浴中で繊維状に凝固し
ゲルとなる。この繊維状ゲルはローラーで引きとるか、
またはベルトコンベアーに乗せて次の工程−2へ送る。
In the present invention, the stock solution is extruded through a nozzle immersed in a coagulation bath. The extruded stock solution coagulates into fibers in a coagulation bath and becomes a gel. This fibrous gel can be pulled off with a roller, or
Alternatively, it is placed on a belt conveyor and sent to the next step-2.

本工程で使用するノズルの孔径は、0.05〜1.OI
mの範囲がよく、好ましくは0.1〜0.31の範囲で
ある。
The hole diameter of the nozzle used in this process is 0.05 to 1. OI
The range of m is good, preferably 0.1 to 0.31.

ノズルは通常の円形孔ノズルを用いるが、異形断面孔ノ
ズル若しくは中空糸紡糸用ノズルを使用することもでき
る。
As the nozzle, a normal circular hole nozzle is used, but a modified cross-section hole nozzle or a hollow fiber spinning nozzle may also be used.

本発明の方法では、特に中空糸紡糸用ノズルを用いなく
ても中空繊維状ゲルを得ることができ、工程−2で良好
な不純物抽出効果が得られる。
In the method of the present invention, a hollow fibrous gel can be obtained without particularly using a hollow fiber spinning nozzle, and a good impurity extraction effect can be obtained in step-2.

繊維状ゲルに微細な気泡を混入させることも不純物抽出
効率を高めるのに有効である。
Incorporating fine air bubbles into the fibrous gel is also effective in increasing impurity extraction efficiency.

繊維状ゲルに微細な気泡を混入させる方法としては、空
気が液中に巻き込まれるように攪拌して調製した原液を
用いる方法、原液に加熱により分解して気体を発生する
化学的発泡剤または常温で液状の低沸点物質を添加し、
該原液を加熱しながら繊維化する方法、或いは原液を繊
維化装置に送るポンプのキャビテーシシン現象を利用す
る方法など種々の方法を採ることができる。
Methods for mixing fine air bubbles into the fibrous gel include using a stock solution prepared by stirring so that air is drawn into the liquid, using a chemical blowing agent that decomposes into the stock solution by heating to generate gas, or using a chemical blowing agent that generates gas by heating the stock solution. Add a liquid low boiling point substance at
Various methods can be adopted, such as a method of fiberizing the stock solution while heating it, or a method of utilizing the cavitation phenomenon of a pump that sends the stock solution to the fiberization device.

本発明の凝固浴に用いる凝固剤としては水溶性の有機媒
体を使用する。水溶性の有機媒体は水に対する親和性が
大きいが、アルカリけい酸塩に対しては殆ど親和性を示
さない。アルカリけい酸塩の凝固は、いわゆる脱水効果
によって起こるものと考えられる0本発明の方法で用い
られる水溶性の有機媒体としては、例えば、メタノール
、エタノール、n−プロパツール等のアルコール類、酢
fiメチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトン。
A water-soluble organic medium is used as the coagulant used in the coagulation bath of the present invention. Water-soluble organic media have a high affinity for water, but have little affinity for alkali silicates. The coagulation of alkali silicates is thought to occur due to the so-called dehydration effect. Examples of the water-soluble organic medium used in the method of the present invention include alcohols such as methanol, ethanol, and n-propanol, vinegar, etc. Esters such as methyl and ethyl acetate, acetone.

メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルアセトアミ
ド(以下、DMACという)、ジメチルホルムアミド 
(以下、DMF という)などのアミド類、ジメチルス
ルフオキシド等を挙げることができる。
Ketones such as methyl ethyl ketone, dimethylacetamide (hereinafter referred to as DMAC), dimethylformamide
(hereinafter referred to as DMF), dimethyl sulfoxide, and the like.

アルカリけい酸塩の凝固速度は使用する凝固剤の種類に
よっても大巾に異なるので、凝固浴温度を一義的に決め
るのはむづかしいが、通常は10〜60℃程度の温度が
よい。
Since the coagulation rate of the alkali silicate varies greatly depending on the type of coagulant used, it is difficult to determine the coagulation bath temperature unambiguously, but a temperature of about 10 to 60°C is usually good.

繊維状ゲルの引き取りは、ローラータイプで毎分1〜1
00 m程度、コンベアータイプで毎分0.1〜50m
程度の速度で通常操作される。
The fibrous gel can be removed at a rate of 1 to 1 per minute using a roller type.
00 m, conveyor type 0.1 to 50 m/min
Normally operated at moderate speeds.

〔工程−2:(不純物抽出工程)〕 前記工程−1で得られた繊維状ゲルを本工程において酸
を含む液で処理する。酸は、硫酸8塩酸。
[Step-2: (Impurity extraction step)] The fibrous gel obtained in step-1 is treated with a liquid containing an acid in this step. The acid is sulfuric acid 8-hydrochloric acid.

硝酸などの無1酸およびギ酸などの有機酸で、実用上、
硫酸3硝酸などを用いるのが好ましい。
In practical use, monoacids such as nitric acid and organic acids such as formic acid
It is preferable to use sulfuric acid, trinitric acid, or the like.

また、処理液としては実用上、これらの酸の水溶液が好
ましい。
Further, as the treatment liquid, an aqueous solution of these acids is practically preferable.

本工程での酸処理操作としては、1段階で処理する方法
を採ることもできるが、特に微量の不純物を抽出除去す
るには処理操作を少なくとも2段階に分け、各段階ごと
に使用する処理液を更新する多段階処理を行うこともで
きる。
The acid treatment operation in this process can be carried out in one step, but in order to extract and remove especially trace amounts of impurities, the treatment operation is divided into at least two steps, and the treatment solution used in each step is It is also possible to perform a multi-step process of updating the .

不純物の抽出には高濃度の酸を用いて行うのが−a的な
方法であるが、本発明の方法では工程−1において形成
された、不純物が抜は易いゲルの構造をできるだけ保持
するため、処理液の酸濃度は低くすることが好ましい。
The -a method is to use highly concentrated acid to extract impurities, but in the method of the present invention, in order to maintain as much as possible the gel structure formed in step-1, from which impurities can be easily extracted. It is preferable that the acid concentration of the treatment liquid is low.

本発明の方法では、処理操作の最初の段階における処理
液の酸濃度は3o容量%以下(処理液100容量部当た
りに含む酸=30容量部以下を意味し、以下同様とする
。)とするのが好ましい。
In the method of the present invention, the acid concentration of the treatment liquid at the first stage of the treatment operation is 30% by volume or less (meaning acid contained per 100 parts by volume of treatment liquid = 30 parts by volume or less, the same shall apply hereinafter). is preferable.

処理液の酸濃度が3o容量%以下の領域では繊維状ゲル
は膨潤状態を保っており、この状態で脱アルカリが進行
する。その上、微細な中空繊維の特徴である高表面積と
の相乗効果によって、不純物の抽出効率が著しく向上す
る。
In a region where the acid concentration of the treatment solution is 30% by volume or less, the fibrous gel remains in a swollen state, and dealkalization proceeds in this state. Moreover, the synergistic effect with the high surface area characteristic of fine hollow fibers significantly improves the extraction efficiency of impurities.

処理操作の最初の段階において酸濃度3o容量%を超え
る処理液を用いた場合には、この処理によって生成した
シリカの組織が緻密になり過ぎ、内部に残留する不純物
の抽出が難しくなる。
If a treatment solution with an acid concentration exceeding 30% by volume is used in the initial stage of the treatment operation, the structure of the silica produced by this treatment will become too dense, making it difficult to extract the impurities remaining inside.

また、処理液の酸濃度が0.5容量%未満では酸処理の
能率の点で実用的でない。
Furthermore, if the acid concentration of the treatment liquid is less than 0.5% by volume, it is not practical in terms of acid treatment efficiency.

このようなことから、この処理の最初の段階で用いる処
理液の酸濃度は0.5〜b よく、好ましくは1〜25容量%、更に好ましくは3〜
20容量%の範囲である。
For this reason, the acid concentration of the treatment liquid used in the first stage of this treatment is 0.5 to 25% by volume, preferably 1 to 25% by volume, and more preferably 3 to 25% by volume.
The range is 20% by volume.

多段階処理の場合、最初の段階における処理液の酸濃度
は3o容量%以下にすることが必要であるが、第2段階
以降の処理液の酸濃度にはこのような制限はなく、任意
に定めることができる。
In the case of multi-stage treatment, the acid concentration of the treatment solution in the first step must be 30% by volume or less, but there is no such restriction on the acid concentration of the treatment solution in the second and subsequent stages, and it can be adjusted arbitrarily. can be determined.

本工程での処理温度は特に制限しないが、50℃以上の
温度で抽出操作を行うのがよい。
Although the treatment temperature in this step is not particularly limited, it is preferable to perform the extraction operation at a temperature of 50° C. or higher.

処理液の常圧における沸点よりも高い温度で加圧下で処
理すると不純物抽出の所要時間を短縮することができる
。加圧抽出の際の温度は、高い程好ましいが酸による装
置の腐食やエネルギーコストを考慮すると、100〜1
50℃、好ましくは110〜140℃の範囲が実用的で
ある。
When the treatment is performed under pressure at a temperature higher than the boiling point of the treatment liquid at normal pressure, the time required for extracting impurities can be shortened. The higher the temperature during pressure extraction, the better, but considering the corrosion of the equipment due to acid and the energy cost, the temperature should be 100 to 1
A temperature of 50°C, preferably in the range of 110 to 140°C is practical.

本工程の処理は、攪拌しながら行うことが望ましい。本
工程の操作は長繊維状のままで連続処理することもでき
るが、回分式で処理する場合には前記工程−1で得られ
た長繊維状ゲルを短繊維状に切断することが好ましい。
It is desirable that this step be performed while stirring. Although the operation of this step can be carried out continuously in the form of long fibers, in the case of batch treatment, it is preferable to cut the long fiber gel obtained in step-1 above into short fibers.

短繊維化には通常のガラス繊維切断用カッターを使用す
ることができる。
A common cutter for cutting glass fibers can be used to shorten the fibers.

切断長は通常5〜50mがよく、そのうちでも10龍前
後が好適である。
The cutting length is usually 5 to 50 m, and preferably about 10 m.

ゲルが短繊維化されると、処理液中での攪拌によるゲル
の分散性が極めて良好になる。短繊維状ゲルは処理液中
でスラリー状に分散し、不純物抽出の操作が容易になる
と共に不純物の抽出効果の均一性も向上し、不純物抽出
成績のバラツキが著しく少なくなる。また、短繊維状ゲ
ルは繊維状物の特徴である嵩高性も備えているので不純
物抽出処理後の洗滌およびろ過操作でも、液分離が極め
て容易である。
When the gel is made into short fibers, the dispersibility of the gel by stirring in the treatment liquid becomes extremely good. The short fibrous gel is dispersed in the processing liquid in the form of a slurry, which facilitates the operation of impurity extraction, improves the uniformity of the impurity extraction effect, and significantly reduces variations in the impurity extraction results. In addition, since the short fibrous gel has bulkiness which is a characteristic of fibrous materials, liquid separation is extremely easy during washing and filtration operations after impurity extraction treatment.

酸処理の時間は、回分式の場合には30分から5時間程
度、また、連続式の場合には30秒から30分程度、好
ましくは1〜10分程度程度る。
The acid treatment time is about 30 minutes to 5 hours in the case of a batch method, and about 30 seconds to 30 minutes in the case of a continuous method, preferably about 1 to 10 minutes.

酸処理を施して得られたシリカ繊維は次いで任意の温度
の水を用いて洗滌し、必要によりろ過操作を組み合せて
脱酸および脱水処理する。
The silica fibers obtained by the acid treatment are then washed with water at a desired temperature, and if necessary, combined with a filtration operation to undergo deacidification and dehydration treatment.

なお、本発明で使用する酸は精製または電子グレードと
称される高純度品を、また原料や使用する酸の希釈・ま
たはシリカの洗滌などに用いる水は不純物の少ない純水
を用いることが好ましい。
In addition, it is preferable that the acid used in the present invention be a highly purified product called purified or electronic grade, and that the water used for diluting the raw material or the acid used or for washing the silica be pure water with few impurities. .

本工程の処理によって、シリカ中の放射性元素を含む前
記不純物の含有率は極めて低くなる。
By the treatment in this step, the content of the impurities including radioactive elements in the silica becomes extremely low.

酸処理後のシリカ中の不純物含有率は、アルカリ金属:
約10ppm以下、塩素: 3pp■以下、ウランにつ
いては、約3ρpb以下にすることができる。
The impurity content in silica after acid treatment is alkali metal:
It can be reduced to about 10 ppm or less, chlorine to 3 ppm or less, and uranium to about 3 ρppb or less.

〔工程−3:(加熱処理工程)〕 繊維状ゲルは工程−2における酸処理によってシリカに
変化するが、シリカ中になお水分を保持している。この
水分は付着水と結合水とに分けられる。付着水は100
℃以上に加熱すれば容易に蒸発するのに対して、結合水
は400℃以上の温度でも完全に除去することは困難で
ある。
[Step-3: (Heat treatment step)] The fibrous gel is changed into silica by the acid treatment in Step-2, but the silica still retains water. This water is divided into attached water and bound water. Adhered water is 100
While it easily evaporates when heated to temperatures above 400°C, it is difficult to completely remove bound water even at temperatures above 400°C.

特に、湿式法で得られるシリカでは粒子表面に多数のシ
ラノール基(asi−014)が存在し、これが大気中
の水分と結合するためである。湿式法で得られたシリカ
を例えば、800℃で1時間加熱処理したところシリカ
乾量基準で約7%の水分が蒸発したが、シラノール基は
そのまま残存し、これが大気中の水分を吸着して再水和
を起こした。このものを常温で大気中に放置すると湿分
を吸着し、放置時間が長くなるとまた元の状態に戻る。
In particular, silica obtained by a wet method has a large number of silanol groups (asi-014) on the particle surface, which bond with moisture in the atmosphere. For example, when silica obtained by a wet method is heat-treated at 800°C for 1 hour, about 7% of the water evaporates based on the dry weight of the silica, but the silanol groups remain as they are, and these absorb moisture from the atmosphere. caused rehydration. When this material is left in the air at room temperature, it absorbs moisture, and the longer it is left, the more it returns to its original state.

この問題点を解決するため、本発明者らは、種々、処理
条件の検討を行った結果、工程−2で得られたシリカを
1ooo℃以上の温度で加熱処理することにより、意外
にもシラノール基が消失し、しかも比表面積の小さな緻
密なシリカが得られることを見出した。本発明は、かか
る知見に基づいて完成されたものである。
In order to solve this problem, the present inventors investigated various treatment conditions and found that by heat-treating the silica obtained in step-2 at a temperature of 100°C or higher, the silica was unexpectedly treated with silanol. It was discovered that the groups disappeared and dense silica with a small specific surface area was obtained. The present invention was completed based on this knowledge.

再水和の傾向は熱処理温度を上昇させると共に減少し、
1000℃以上の温度で加熱処理を行うと再水和の傾向
は殆ど認められなくなる。
The tendency of rehydration decreases with increasing heat treatment temperature;
When heat treatment is performed at a temperature of 1000° C. or higher, there is almost no tendency for rehydration.

高純度シリカの用途が透明石英ガラスや、電子部品封止
用樹脂組成物の充填剤などの場合には、特に水分の存在
が問題とされるので1000℃以上の加熱処理は必須の
工程である。
When high-purity silica is used as a filler for transparent quartz glass or resin compositions for encapsulating electronic components, the presence of moisture is a particular problem, so heat treatment at 1000°C or higher is an essential step. .

工程−2で得られたシリカは、1000℃以上の温度で
熱処理を受けると繊維中に存在する無数の微小な亀裂か
ら開裂し、微粒子状シリカに変化すると共に微小細孔が
つぶれて緻密な構造となる。
When the silica obtained in Step-2 is heat-treated at a temperature of 1000°C or higher, it cleaves through the countless microscopic cracks existing in the fibers, changes to fine particulate silica, and collapses the micropores to form a dense structure. becomes.

比表面積としては、約10 i /g以下のシリカ粒子
を得ることができる。
Silica particles having a specific surface area of about 10 i /g or less can be obtained.

従って、熱処理後のシリカはそのままシリカ粒子として
使用し得るが、必要な場合には更に粉砕して粒径を調整
することができる。
Therefore, the silica after heat treatment can be used as silica particles as is, but if necessary, it can be further pulverized to adjust the particle size.

低吸湿性でカサ密度の大きな、比表面積の小さいシリカ
粒子を得るための熱処理条件は、加28温度としては1
000℃以上、実用的には1100〜1400℃の範囲
とするのがよい。処理時間は設定温度との関係で適宜決
定すればよい。
The heat treatment conditions for obtaining silica particles with low hygroscopicity, high bulk density, and small specific surface area are as follows:
000°C or higher, preferably in the range of 1100 to 1400°C. The processing time may be appropriately determined in relation to the set temperature.

加熱処理を行うときの雰囲気としては、酸素や炭酸ガス
などでもよいし、必要によっては窒素やアルゴンなどの
不活性ガスを用いることもできるが実用的には空気とす
るのがよい。
The atmosphere during the heat treatment may be oxygen, carbon dioxide, or the like, and if necessary, an inert gas such as nitrogen or argon may be used, but it is practically preferable to use air.

加熱処理を行う装置としては、シリカを1000℃以上
の温度に維持することができればよく、管状炉1箱型炉
、トンネル炉などの他、流動焼成炉などを使用すること
ができ、加熱方式としては、電熱、燃焼ガスなどによっ
て行えばよい。
The equipment for heat treatment only needs to be able to maintain the silica at a temperature of 1000°C or higher, and in addition to a tube furnace, a single box furnace, a tunnel furnace, and a fluidized sintering furnace, there are various heating methods. This can be done using electric heat, combustion gas, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法によれば、アルカリけい酸塩水溶液を原料
としてウランなどの放射性元素を含む不鈍物含有率が極
めて低い高純度で、且つ、低吸湿性で比表面積の小さい
、粒径が1〜100 μmのシリカ粒子を得ることがで
きる。
According to the method of the present invention, using an aqueous alkali silicate solution as a raw material, it has high purity with an extremely low content of inert substances including radioactive elements such as uranium, has low hygroscopicity, has a small specific surface area, and has a particle size of 1. Silica particles of ~100 μm can be obtained.

これらの方法で得られたシリカ粒子は従来技術による場
合に比較して、純度が高く、吸湿性が小さい上、緻密な
構造を有するので透明石英ガラスや特殊セラミックスな
どの原料のほか、特に高集積回路封止用樹脂組成物の充
填剤として用いることができる。
The silica particles obtained by these methods have higher purity, lower hygroscopicity, and a denser structure than those obtained by conventional techniques, so they can be used as raw materials for transparent quartz glass, special ceramics, and especially in highly integrated materials. It can be used as a filler for circuit sealing resin compositions.

更に、本発明の方法は従来の方法による場合に比較して
、製造コストを低減することができるという利点も併せ
持っている。
Furthermore, the method of the present invention also has the advantage that manufacturing costs can be reduced compared to conventional methods.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の方法を実施例および比較例により具体的
に説明する。
The method of the present invention will be specifically explained below using Examples and Comparative Examples.

実施例−1゜ けい酸ソーダ43号(JIS K1408.3号相当品
、以下同じ)(StOz:28Z、NazO:9X、U
:36ppb)3QOOgを、減圧下で50℃に加温し
て脱水濃縮し、 5iCh: 32%の繊維化用原液を
得た。本原液の粘度は30℃で約100ボイズであり、
曳糸性も良好であった。この原液をろ過酸、押し出し機
を用い孔径0.1nφ、孔数200個のPTFE樹脂被
覆ノズルを通して3m/分の速度で、30℃に保持した
凝固浴(凝固剤: DHAC)中へ押し出した。
Example-1 Sodium silicate No. 43 (equivalent to JIS K1408.3, the same applies hereinafter) (StOz: 28Z, NazO: 9X, U
: 36 ppb) 3QOOg was heated to 50°C under reduced pressure and dehydrated and concentrated to obtain a stock solution for fiberization of 5iCh: 32%. The viscosity of this stock solution is approximately 100 voids at 30°C.
Threadability was also good. This stock solution was filtered with acid and extruded using an extruder through a PTFE resin-coated nozzle with a hole diameter of 0.1 nφ and 200 holes at a speed of 3 m/min into a coagulation bath (coagulant: DHAC) maintained at 30°C.

押し出された原液はDMACによって脱水されて凝固し
、透明な繊維状ゲルに変化した。この繊維状ゲルをカッ
ターを用いて切断し、繊維長約11の短繊維とした。
The extruded stock solution was dehydrated and solidified by DMAC, turning into a transparent fibrous gel. This fibrous gel was cut using a cutter to obtain short fibers with a fiber length of about 11.

得られた短繊維状ゲルLogを処理液−硫酸5容量%水
溶液: 500CC中に浸漬し、攪拌しつつ100℃で
1時間処理し、次いで、処理液を硫酸1o容蓋%水溶液
: 500CCに替え、同様にして第2段目の処理を行
った。
The obtained short fibrous gel Log was immersed in a treatment solution - 500CC sulfuric acid 5% aqueous solution by volume, and treated at 100°C for 1 hour with stirring, and then the treatment solution was replaced with 10% sulfuric acid aqueous solution 500CC. , The second stage of processing was performed in the same manner.

このようにして得られた短繊維状シリカを沸騰水で洗滌
、ろ過して脱酸・脱水し、150℃で予備乾燥した後、
1200℃で1時間加熱処理した。
The short fibrous silica thus obtained was washed with boiling water, filtered, deoxidized and dehydrated, and pre-dried at 150°C.
Heat treatment was performed at 1200°C for 1 hour.

加熱処理により短繊維状シリカはこまかく開裂して微粒
子状シリカに変化したが、粒径分布をそろえるためメノ
ウ製粉砕器で粉砕し2.)シリカ粒子を得た。なお、本
実施例以下、酸は半井化学製試薬特級品を、また水は電
気伝導度が1.0μS/am(25°C)以下であるイ
オン交換水を使用した。
Due to the heat treatment, the short fibrous silica was finely cleaved and turned into fine particulate silica, but in order to make the particle size distribution uniform, it was pulverized using an agate pulverizer. ) Silica particles were obtained. In the following examples, a special grade reagent manufactured by Hanui Chemical was used as the acid, and ion-exchanged water with an electrical conductivity of 1.0 μS/am (25° C.) or less was used as the water.

実施例−2゜ けい酸ソーダ43号(実施例−1と同ロフト)5000
gを30℃に保持し゛、攪拌しながら微粉状の酸性硫酸
ソーダを少量づつゆっくり添加した。けい酸ソーダ液の
粘度は酸性硫酸ソーダの添加量の増加につれて上昇し、
粘度30ボイズの原液を得た。
Example-2 Sodium silicate No. 43 (same loft as Example-1) 5000
While keeping the temperature at 30° C., finely powdered acidic sodium sulfate was slowly added little by little while stirring. The viscosity of the sodium silicate solution increases as the amount of acidic sodium sulfate increases,
A stock solution with a viscosity of 30 boids was obtained.

この原液は空気をまきこみ、気泡で充滴していた。この
気泡を含んだ原液をそのまま押し出し機から孔径Q、1
4mφ、孔数200個の金−白金合金製ノズルを通して
DMACを凝固剤とした凝固浴中へ押し出し、繊維状ゲ
ルを得た。この繊維状ゲル中には多数の微細な気泡が存
在していた。気泡を含んだままの繊維状ゲルを切断して
短繊維化し、実施例−1と同様の処理を行ってシリカ粒
子を得た。
Air was mixed into this stock solution, and the droplets were filled with air bubbles. The stock solution containing air bubbles is directly passed through the extruder with a pore diameter of Q, 1
The mixture was extruded through a gold-platinum alloy nozzle having a diameter of 4 m and 200 holes into a coagulation bath using DMAC as a coagulant to obtain a fibrous gel. Many fine air bubbles were present in this fibrous gel. The fibrous gel containing air bubbles was cut into short fibers, and the same treatment as in Example 1 was performed to obtain silica particles.

上記の実施例−1〜2で得られたシリカの不純物含有率
ならびに物性を表−1に示す、 CI、UおよびThの
分析は放射化分析法によった。
The impurity content and physical properties of the silica obtained in Examples 1 and 2 above are shown in Table 1. CI, U, and Th were analyzed by activation analysis.

表−1fl) 、熱処理前のシリカ中の不純物含有率;
表−1F21 、熱処理後のシリカ粒子の物性;*()
内数値は重量平均粒径を示す。
Table-1fl), impurity content in silica before heat treatment;
Table-1F21, Physical properties of silica particles after heat treatment; *()
The numerical value indicates the weight average particle diameter.

**熱処理後のシリカを20℃、80%RHに調整した
恒温・恒温室に放置して重量変化を測定し、吸水率とし
て表示した。
**The silica after heat treatment was left in a thermostatic chamber adjusted to 20° C. and 80% RH, and the change in weight was measured and expressed as water absorption rate.

吸水率、C%)=(W、−W、)X 100/w。Water absorption rate, C%) = (W, -W,)X 100/w.

W+:20℃、80χRHの状態で72時間後の試料重
量、(g)Wo:熱処理後、デシケータ中で室温まで放
冷した試料重量、 (g) 。
W+: Weight of sample after 72 hours at 20°C and 80χRH, (g) Wo: Weight of sample left to cool to room temperature in a desiccator after heat treatment, (g).

実施例−3゜ けい酸ソー143号 (実施例−1と同ロノ) )50
00gを50℃に保持したニーグー中で攪拌しながら真
空ポンプを用いて減圧下で脱水濃縮し、SiO□:ai
、szとし、透明な原液を得た。原液の粘度は30℃で
50ボイズであった。この原液を押し出し機から孔径0
.1鶴φ、孔数50個のPTFE樹脂被覆ノズルを通し
て種々の凝固剤中へ押し出し、透明な繊維状ゲルを得た
。この繊維状ゲルを実施例−1と同様の方法で処理し、
表−2に示す結果を得た。
Example-3゜Silicate So No. 143 (same as Example-1)) 50
SiO□:ai
, sz to obtain a transparent stock solution. The viscosity of the stock solution was 50 voids at 30°C. This stock solution is passed through an extruder with a pore size of 0.
.. Transparent fibrous gels were obtained by extrusion into various coagulants through a PTFE resin-coated nozzle with a diameter of 1 mm and 50 holes. This fibrous gel was treated in the same manner as in Example-1,
The results shown in Table 2 were obtained.

表−2,加熱処理前のシリカ中の不純物含有率;また、
加熱処理後のシリカ粒子の物性は;1IkL3−1〜3
いづれも重量平均粒径:15μm。
Table-2, impurity content in silica before heat treatment;
The physical properties of the silica particles after heat treatment are; 1IkL3-1~3
All weight average particle diameters: 15 μm.

カサ密度: 0.55g/J、吸水率=0.0%であっ
た。
Bulk density: 0.55 g/J, water absorption rate = 0.0%.

実施例−4,および比較例−1゜ 1) 実施例−=1と同様の操作によって得られた短繊
維状ゲル各Logを、第1段目の処理液としてそれぞれ
酸濃度0.5,10.20および30、また比較のため
40および70各容量%の硫酸水溶戒名500CC中に
入れて、以下、実施例−1に準じた不純物抽出処理を行
った。   (実施例=4−1〜4.比較例:1−1〜
2)2) また、比較例−1に対して酸処理における処
理液の酸濃度の順序だけを替え、その他は同様の処理を
行った。(実施例=4−5〜6) 得られたシリカの不純物含有率を実施例−1の結果と併
せて表−3に示す。
Example-4 and Comparative Example-1゜1) Each log of the short fibrous gel obtained by the same operation as in Example-=1 was used as the first-stage treatment liquid at an acid concentration of 0.5 and 10, respectively. .20 and 30, and for comparison, 40 and 70% by volume of sulfuric acid aqueous solution 500CC, and impurity extraction treatment according to Example 1 was carried out. (Example = 4-1 ~ 4. Comparative example: 1-1 ~
2) 2) In addition, the same treatment was performed as in Comparative Example-1 except that only the order of the acid concentrations of the treatment liquid in the acid treatment was changed. (Examples = 4-5 to 6) The impurity content of the obtained silica is shown in Table 3 together with the results of Example 1.

また、加熱処理後のシリカ粒子の物性は;階4−1〜6
いづれも重量平均粒径:15μm。
In addition, the physical properties of the silica particles after heat treatment are; Floors 4-1 to 6
All weight average particle diameters: 15 μm.

カサ密度: 0.55g/csl、吸水率二0.0%で
あった。
Bulk density: 0.55 g/csl, water absorption rate 20.0%.

表−3,加熱処理前のシリカ中の不純物含有率;*酸濃
度:容量%、(濃硫酸、CC/処理液: 100CC)
実施例−5,および比較例−2゜ 実施例−3で調製した原液を用いて実施例−1と同様の
操作によって短繊維状ゲルを得た。この短繊維状ゲル各
Logを、第1段目の処理液としてそれぞれ酸濃度5,
10および20. また比較のため40および60各容
量%の硝酸水溶戒名5oocc中に入れ、攪拌しながら
100℃で1時間処理後、ついで処理液を10容量%硝
酸水溶液各500CCに替え、同様に第2段目の処理を
行った。以後の処理は実施例−1に準じた方法によって
シリカ粒子を得た。
Table 3. Impurity content in silica before heat treatment; *Acid concentration: Volume %, (Concentrated sulfuric acid, CC/Treatment liquid: 100CC)
Example 5 and Comparative Example 2 Short fibrous gels were obtained using the stock solution prepared in Example 3 in the same manner as in Example 1. Each log of this short fibrous gel was used as a first-stage treatment solution with an acid concentration of 5,
10 and 20. For comparison, each of 40 and 60% by volume of nitric acid was placed in 500cc of aqueous solution and treated at 100°C for 1 hour with stirring.Then, the treatment solution was changed to 500cc of each 10% by volume of nitric acid solution, and the second stage was prepared in the same manner. was processed. Silica particles were obtained by a method similar to Example 1 for subsequent treatments.

得られた結果を表−4に示す。The results obtained are shown in Table-4.

表−4,加熱処理前のシリカ中の不純物含有率;*酸濃
度:容量%、(濃硝酸、CC/処理液: 100CC)
また、加熱処理後のシリカ粒子の物性は;隘5−1〜3
いづれも重量平均粒径:15μm。
Table-4, Impurity content in silica before heat treatment; *Acid concentration: Volume %, (Concentrated nitric acid, CC/Treatment liquid: 100CC)
In addition, the physical properties of silica particles after heat treatment are;
All weight average particle diameters: 15 μm.

カサ密度: 0.55g/cj 、吸水率二〇、0%で
あった。
Bulk density: 0.55 g/cj, water absorption rate 20.0%.

実施例−6,および比較例−3゜ けい酸ソーダ#3号(実施例−1と同ロフト)6000
gを70℃に保持したニーグー中で攪拌しながら真空ポ
ンプを用いて減圧下で脱水?!縮し、各種粘度の原液を
得た。これらの原液を実施例−1の操作に準じて繊維化
したときの状態を表−5に示す。
Example-6 and Comparative Example-3 Sodium silicate #3 (same loft as Example-1) 6000
Dehydrated under reduced pressure using a vacuum pump while stirring in a Ni-Goo maintained at 70°C. ! The mixture was compressed to obtain stock solutions of various viscosities. Table 5 shows the state of these stock solutions when they were made into fibers according to the procedure of Example 1.

得られた繊維状ゲルを実施例−1と同様の方法で処理し
、不純物の抽出成績を加熱処理前のシリカ中のNa含有
率で代表させて表−5に示す。
The obtained fibrous gel was treated in the same manner as in Example 1, and the impurity extraction results are shown in Table 5, represented by the Na content in the silica before heat treatment.

実施例−7,および比較例−4゜ 実施例−1で調製した原液を押し出し機から孔径がそれ
ぞれ0.2,0.5.1.0、および比較のため3.O
Uφである各孔数50個の金メッキした5O5−316
製ノズルを通して、実施例−1に準じた方法で凝固浴中
へ押し出し、繊維状ゲルを得た。
Example-7 and Comparative Example-4 The stock solution prepared in Example-1 was extruded using an extruder with pore sizes of 0.2, 0.5, 1.0, and 3.0 for comparison. O
Gold-plated 5O5-316 with 50 holes each, Uφ
The gel was extruded through a manufactured nozzle into a coagulation bath in the same manner as in Example 1 to obtain a fibrous gel.

得られた繊維状ゲルを実施例−1と同様の方法で処理し
、不純物の抽出成績を加熱処理前のシリカ中のNa含有
率で代表させて表−6に示す。
The obtained fibrous gel was treated in the same manner as in Example 1, and the impurity extraction results are shown in Table 6, represented by the Na content in the silica before heat treatment.

表−5゜ 牢 繊維化時の温度30℃における値。Table -5゜ Value at a temperature of 30°C during fiberization.

表−6゜ 実施例−8,および比較例−5゜ 実施例−1で得られた不純物抽出および水洗滌終了後の
シリカを105℃で4時間乾燥した。
Table-6 Example-8 and Comparative Example-5 The silica obtained in Example-1 after the impurity extraction and water washing was completed was dried at 105°C for 4 hours.

得られた乾燥シリカを各10.OOgづつ秤取し、それ
ぞれに対して400,600,800,900.100
0および1200℃の各温度で1時間加熱処理を施した
10.0% of each of the obtained dry silica. Weigh out OOg and weigh 400, 600, 800, 900.100 for each.
Heat treatment was performed at each temperature of 0 and 1200° C. for 1 hour.

加熱処理後の各試料はデシケータ中で室温まで放冷した
後、重量(Wo)を測定し、ついで20℃。
After the heat treatment, each sample was allowed to cool down to room temperature in a desiccator, the weight (Wo) was measured, and then the sample was heated to 20°C.

80%RHに調整した恒温・恒温室内に放置して重量の
経時変化を測定した。
The sample was left in a constant temperature/constant room adjusted to 80% RH, and changes in weight over time were measured.

測定結果は表−7に示す通りで、1000℃以上の加熱
処理を行ったシリカでは重量変化は認められなかったが
、処理温度が400〜900℃の場合には空気中の湿分
を吸着してシリカ粒子の重量は経時的に増加した。
The measurement results are shown in Table 7. No weight change was observed in silica that was heat-treated at 1000°C or higher, but when the treatment temperature was 400-900°C, it adsorbed moisture in the air. The weight of silica particles increased over time.

なお、実施例−1以外の実施例で得られた乾燥シリカに
ついても1000℃以上の加熱処理を施した後は本実施
例と同様な結果が得られ、また大気中放置による吸湿も
認められなかった。
Note that the same results as in this example were obtained for the dried silica obtained in Examples other than Example-1 after heat treatment at 1000°C or higher, and no moisture absorption was observed when left in the air. Ta.

表−7゜ *20℃180%RHに調整した恒温・恒温室内。Table -7゜ *In a constant temperature/constant room adjusted to 20°C and 180% RH.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一般式:M_2O・nSiO_2・mH_2O〔た
だし、Mはアルカリ金属、nはSiO_2のモル数で0
.5〜5、mはH_2Oのモル数で整数を示す。〕 で表される含水アルカリけい酸塩を微細な繊維状ゲルと
し、次いで得られた繊維状ゲルを酸で処理したのち水洗
して不純物を除去し、しかる後1000℃以上の温度で
熱処理することを特徴とする高純度シリカの製造方法。 2、微細な繊維状ゲルが気泡を含有している特許請求の
範囲第1項記載の製造方法。 3、微細な繊維状ゲルが中空繊維状ゲルである特許請求
の範囲第1項または第2項記載の製造方法。 4、酸として硫酸または硝酸を用いる特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 5、繊維状ゲルの酸処理を、最初に酸濃度が30容量%
以下である処理液を用いて行う特許請求の範囲第1項記
載の製造方法。 6、繊維状ゲルの酸処理を、少なくとも2段階に分けて
行う特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
[Claims] 1. General formula: M_2O・nSiO_2・mH_2O [where M is an alkali metal and n is the number of moles of SiO_2 and is 0
.. 5 to 5, m is the number of moles of H_2O and is an integer. ] The hydrated alkali silicate represented by is made into a fine fibrous gel, then the obtained fibrous gel is treated with acid, washed with water to remove impurities, and then heat treated at a temperature of 1000°C or higher. A method for producing high-purity silica, characterized by: 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the fine fibrous gel contains air bubbles. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the fine fibrous gel is a hollow fibrous gel. 4. The manufacturing method according to claim 1, wherein sulfuric acid or nitric acid is used as the acid. 5. The acid treatment of the fibrous gel was performed at an acid concentration of 30% by volume at first.
The manufacturing method according to claim 1, which is carried out using the following treatment liquid. 6. The manufacturing method according to claim 1, wherein the acid treatment of the fibrous gel is carried out in at least two stages.
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