JPS63190728A - 石英ガラス管の製造法 - 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高純度な石英ガラス管の製造法
に関する。

（従来の技術） 従来の石英ガラス管の製造法には次のような方法がある
。

（１）オストワルド法 天然水晶または合成石英を原料としルツボで融解しこれ
をダイス状のルツボ下部から引き出し。

固化させる方法。

（２）スートの焼結法 四塩化ケイ素の火炎加水分解等により生成するスートを
管状に積層させ、焼結してガラス化する方法。

（発明が解決しようとする問題点） 前記（１）の方法においては融解に高温を要し、エネル
ギー消費が大きく、得られた石英ガラス管は径の寸法精
度が悪く、一般にテーパーがつき易く。

原料に天然水晶を用いた場合は重金属が不純物として含
まれる。また（２）の方法においては、スートの生成に
高温を要し、エネルギー消費が大きい上スートは微粉末
として飛散し易いのでスートの管状体の生産性が低く、
得られた石英ガラス管は寸法精度の維持が困難である等
の問題点がある。

これらの問題点を解決すべく開発されたのがゾル−ゲル
法である。このゾル−ゲル法は次の工うな有利な点を有
している。

（１）　　四塩化ケイ素などを原料として酸水素炎でス
ートを堆積する従来法よシ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）均一に収縮するため、テーパーフリーな管が得ら
れる。

遣方法として次の方法が提案されている。

（１）環状ダイスからのゲルの抜き出し法この方法はケ
イ素化合物を連続的に加水分解させつつ、加水分解容器
の下部より管状ゲルを抜き出し、これを塩素ガス中で熱
処理して脱水後焼成する方法である。しかしながらこの
方法はゾルからゲルに到る間に軟弱な半固体の状態を経
過し。

かつ著しい体積収縮を伴うため、ゾルからゲルに到る管
状体を連続的に移動させる過程で生成管状ゲルに亀裂が
入り易く、平滑な表面を有し９寸法精度のよい石英ガラ
ス管を得るには操作が極めて困難な欠点がある。

（２）円筒容器からの中心棒引き抜き法この方法は、シ
リコンアルコキシド、水および稀釈液からなる原料液と
は実質的に相溶性がなく。

比重が０．９〜１．１０の範囲で粘度が２０〜１，００
０Ｃ８ｔの範囲の不活性油を外周部Ｋｌ！！布した管状
の棒を円筒状容器に挿入し、該挿入棒の外周部と該円筒
状容器の内周部の間に該原料液を入れて静置し、該原料
液がモル化後１体積収縮を生ずる前に該挿入棒を抜き取
り９次いで生成した管状のゲルを熱処理および焼成する
方法である。しかしながらこの方法も、挿入棒を抜き取
る操作の過程及び抜き取る際の開封時に亀裂が入り易い
。またゲルの処縮の度合によって抜き取る時期をコント
ロールするのが非常に難かしい等の問題がある。

本発明は、上記した問題を解消する石英ガラス管の製造
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） 発明者等はゾル−ゲル法による石英ガラス管製造の困難
さは、ゲル化後の中心棒の抜き取り時におけるゲルの亀
裂発生に基づくものであることから、中心棒の抜き取り
操作を行なわない方法を見出し１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、乾燥、焼結するいわゆる
ゾル−ゲル法を用いる石英ガラス管の製造法において、
前記乾燥時の温度で液体となる挿入棒を有底の円筒状容
器に挿入し、該挿入棒の外周部と該円筒状容器の内周部
との間にシリカゾルを入れて静置してゲル化後、乾燥し
て乾燥ゲルとし１次いで乾燥ゲルを円筒状容器から取出
し焼結する石英ガラス管の製造法に関する。

本発明において用いるシリカゾルは、超微粉末シリカを
水やその他の溶媒に分散させる。シリコンアルコキシド
を加水分解する。シリコンアルコキシドを加水分解した
シリカゾルにさらに超微粉末シリカを添加する。メタケ
イ酸アンモニウム等のケイ酸塩を原料として用いる等の
方法によって得る。一方、一端を封じた有底の円筒状容
器中Ｋ。

円筒状容器と同軸に挿入棒を挿入しておき、前記シリカ
ゾルを手早く挿入棒の外周部と円筒状容器の内周部との
間に入れてゲル化させる。ゲル化時には生成したゲルか
らのアルコール及び溶媒の急激な蒸発を防ぐ丸めに容器
を密封することが好ましく、またゲル化時の温度は０℃
から挿入棒の融点未満とする。ゲル化後は円筒状容器を
穴のある蓋で蓋をして、公知の条件で乾燥、収縮固化さ
せて乾燥ゲルとする。挿入棒の材質としては、シリカゾ
ル溶液に溶出することなく、シリカゾル溶液と相互作用
がなく、前記ゲルの乾燥時に融解して液化するものであ
り１例えばパラフィン（一般式ＣｎＨ１ｎ＋宜＊　ｎは
整数、融点４２〜７３℃）やパルミチン酸セチル（Ｃ１
５Ｈｓｘ　−Ｃ００ＣｔｓＨｓ３．融点５１〜５２℃）
、パルミチン酸メリシル（Ｃ，、Ｈ，、−ＣＯＯＣｓｏ
Ｈｓｔ−融点７２℃）　ｔ　＊　Ｏｆ　７　ｆｌｉ　セ
リル（Ｃ鵞１Ｈｓ１−ＣＯＯＣｚｓＨｓｓ　、融点８１
℃）などをあげることができる。

なお円筒状容器はゲルの乾燥温度に耐えるものであれば
よく特に制限はないが、パイレックスガラス製のものが
耐熱性があり、内周部が平滑でかつ透明であるので好ま
しい。

乾燥ゲルの焼結は公知の方法による。

（実施例） 次に９本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
が１本発明はその要旨を変えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。

実施例１ 内径４０１１Ｉ１１の下端を封じたパイレックスガラス
製の円筒状容器内に外径３０−のパラフィン製挿入棒（
融点４２〜４４℃）を同軸状に底まで挿入し保持した。

シリコンテトラメトキシド（５ｉ（ＯＣＨｓ）　１モル
に対し、メタノール４．５モルを加えよく混合した。

これにＨＣＩ！の濃度が１０”　ｍｏｌ／ｌの希塩酸を
４モル加え、室温で充分に混合しシリカゾルとした。

このシリカゾルを該容器の内周部と該挿入棒の外周部に
囲まれた管状の空間に高さ５０ｃｍになるように注入し
密封した。

室温でゲル化させた後人のある蓋に交換して５０℃に保
った恒温槽に移し乾燥した。約１５日間乾燥した後１２
０℃で１日乾燥してから円筒状容器から取出し、内径１
５．４ｍｍ５外径２０．５ｍｍ。

長さ２５．６ｃｍの管状の乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲ
ルにはクランクや割れはなかった。次に、この乾燥ゲル
を焼結炉に入れ、室温から昇温速度毎時５０℃で２５０
℃まで加熱し、２５０℃で１時間保持した。さらに昇温
速度毎時３０℃で１０００℃′まで加熱し、１０００℃
で１時間保持したところ、内径ＩＺ８ａｍ、外径１７．
０ｍｍ５長さ２１．２ｃｍの内、外径面とも滑らかで、
内外径共テーパーのない、かつクラックや割れのない透
明管が得られ。

この透明管は分析の結果、市販の石英ガラス管とその特
性が一致した。

実施例２ 内径４０ｍｍの下端を封じたパイレックスガラス製の円
筒状容器内に外径２０ｍｍのパラフィン製挿入棒（融点
５２〜５４℃）を同軸状に底まで挿入し保持した。

シリコンテトラメトキシド（５ｉ（ＯＣＨｓ）４）　１
モルに対し、メタノール４．５モルを加えよく混合した
。

これに１０＝ｍｏｌ／ｌのコリン水溶液を４モル加え、
室温で充分に混合しシリカゾルとした。このシリカゾル
を該容器の内周部と該挿入棒の外周部に囲まれた管状の
空間に高さ５０ｃｍになるように注入し密封した。室温
でゲル化させた後、穴のあ＋色 る蓋に交換して６０℃に保った恒温槽に移して約１０日
間乾燥した＆、１２０℃で１日乾燥してから円筒状容器
から取出し、内径２０．５１１Ｑｌｌ、外径２７、５　
ｍｍ、長さ３４．４ｃｍの管状の乾燥ゲルを得た。

この乾燥ゲルにはクラックや割れはなかった。次に、こ
の乾燥ゲルを焼結炉に入れ、室温から昇温速度毎時５０
℃で２５０℃まで加熱し、２５０℃で１時間保持した。

さらに毎時５０℃で１１５０℃まで加熱し、１１５０℃
で１時間保持したところ、内径１４５閣、外径１６．８
＝、長さ２１０薗の内外側面とも滑らかで、内外径共に
軸方向で径変動の見られない、かつクラックや割れのな
い透明管が得られ、この透明管は分析の結果、市販の石
英ガラス管とその時性が一致した。

（発明の効果） 本発明によれば、ゾル−ゲル法により管状の石英ガラス
がクラックや割れを発生することなく。

かつ寸法精度よく高効率で製造できる。その大きさは基
本的ＫＦｉ制約がなく、従来よりも安価に製造できる。

又２本発明によれば、これまで石英ガラス管を使用して
いた分野はもちろんの事、これまで高価格のため使用さ
れていなかった分野での需要の拡大も可能となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリカゾルをゲル化し、乾燥及び焼結する、いわゆ
   るゾル−ゲル法を用いる石英ガラス管の製造法において
   、前記乾燥時の温度で液体となる挿入棒を有底の円筒状
   容器に挿入し、該挿入棒の外周部と該円筒状容器の内周
   部との間にシリカゾルを入れて静置してゲル化後乾燥し
   て乾燥ゲルとし、次いで乾燥ゲルを円筒状容器から取出
   し焼結することを特徴とする石英ガラス管の製造法。