KR20020066333A

KR20020066333A - 불투명 석영유리의 제조 방법, 이 방법을 실행하기에적합한 ｓｉｏ2 과립재료 및 불투명 석영유리로 이루어진물품

Info

Publication number: KR20020066333A
Application number: KR1020027008182A
Authority: KR
Inventors: 베르덱커발트라우트; 파비안하인쯔; 게르티그우도; 라이스트요한; 괴벨롤프
Original assignee: 헤래우스 크바르츠글라스 게엠베하 ＆ 컴파니 케이지; 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-08-14
Also published as: EP1240114A1; CN1200896C; CA2395501A1; KR100716485B1; CN1413175A; DE50011832D1; JP2004500299A; DE19962451C1; WO2001046079A1; US6380110B1; TW548246B; JP4681189B2; EP1240114B1

Abstract

본 발명은 합성 SiO₂과립으로 블랭크를 형성시키고, 이를 소정의 유리화 온도에서 가열하여 불투명 석영유리로 이루어진 블랭크 바디를 형성시키는 것에 의한 불투명 석영유리의 제조 방법에 관한 것이다. 이를 기초로, 균질한 기공 분포, 및 동시에 높은 밀도, 높은 점도 및 낮은 실투경향을 갖는 순수한 불투명 석영유리의 제조 방법을 제공하기 위해, 본 발명에 따라, SiO₂과립으로서 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성되며 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂과립재료(21; 31)를 사용하는 것이 제안된다. 상기 방법을 실행하는데 적합한 SiO₂과립재료(21; 31)는 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성되며, 1.5 ㎡/g 내지 40㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.6 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

불투명 석영유리의 제조 방법, 이 방법을 실행하기에 적합한 ＳＩＯ2 과립재료 및 불투명 석영유리로 이루어진 물품 {METHOD FOR THE PRODUCTION OF OPAQUE QUARTZ GLASS, SIO2 GRANULATE SUITABLE FOR USE IN PERFORMING THE METHOD AND A COMPONENT MADE OF OPAQUE QUARTZ GLASS}

본 발명은 합성 SiO₂과립으로부터 블랭크를 성형하고 이를 유리화 온도에서 가열하여 불투명 석영유리로 이루어진 블랭크 바디 (blank body)를 수득하는 것에 의한 불투명 석영유리의 제조 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기 방법을 실행하는데 적합한 합성 SiO₂과립재료에 관한 것으로, 상기 과립재료는 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체 (agglomerate)로부터 형성된다.

불투명 석영유리는 대체로 온도 안정도와 동시에 양호한 단열이 중요한 열 기술상의 적용을 위한 블랭크 바디를 제조하기 위해 이용된다. 점차로 상기 유형의 석영유리 블랭크 바디의 순도에 대한 요구가 보다 증가하고 있다. 실례로서 반응기, 확산관, 열 차폐물, 벨(bell) 또는 플랜지 형태의 반도체 산업에서의 적용예를 들 수 있다. 상기 적용의 경우 무엇보다도 적외선 스펙트럼 영역에서의 불투명도 (opacity)가 요구되다. 다시 말해 불투명도는 본원에 있어서 가시영역(대략 350 nm 내지 800 nm)에서 뿐만 아니라 IR 영역(대략 750 nm부터 4800 nm까지) 내에서의 낮은 투과도(1% 미만)를 의미한다. 석영유리의 순도가 낮은 경우 이 유리 내에 포함된 불순물에 의해 원하는 불투명도가 그 자체적으로 생성된다. 그에 반해 순수 원료물질을 사용할 시에는 투명한 석영 유리를 얻게 되며, 그럼으로써 블랭크 바디의 불투명도는 인위적으로 기공을 제공함으로써 생성되어야 한다. 순수한 원료물질로 불투명 석영유리를 제조하는 것이 본 발명의 주제이다.

순수한 원료물질로부터 불투명 석영유리를 제조하기 위한 일반적인 방법은 EP-A1 816 297호에 개시되어 있다. 상기의 경우, 질화규소 분말 형태의 첨가제 및 300 ㎛의 평균 입자크기를 갖는 합성방식으로 제조된 SiO₂입자로 이루어진 분말 혼합물을 제조하여 용융시킴으로써 석영유리의 불투명도를 생성시키는 것이 제안된다. 분말 혼합물을 용융시킬 시에 Si₃N₄분말의 열분해로 인해 질소와 같은 기체 성분들이 생성된다. 상기 기체 성분들은 연화된 석영유리 내에 기공을 형성시키며, 그로 인해 블랭크 바디의 원하는 불투명도를 생성하게 된다. 블랭크 바디를 제조하기 위해, 분말 혼합물을 흑연 펠트 (graphite felt)로 라이닝된 흑연 몰드 내에 채우고, 전기 가열식 로 내에서 1800℃의 온도로 진공상태에서 가열한다. 용융 시에 연화되고 용융되는 석영유리의 프론트는 "용융 프론트 (melting front)"로서 몰드 벽에서 내부를 향해 방사상으로 이동한다.

불순물로 인해 석영유리의 실투현상이 발생하며, 상기 실투현상은 취성 및감소된 열충격 저항성을 야기할 수 있다. 첨가제 잔여물 또한 이러한 관점에서 석영유리의 품질을 저하시킬 수 있다. 비균질한 기공 분포 또한 좋지 못하다. 유리화 동안 보다 작은 기공들을 이용하여 보다 큰 기공들이 성장하는 기공 성장이 발생할 수 있다. 그러나 큰 기공은 불투명도에 오직 약간만 기여하면서, 불투명 석영유리의 보다 작은 밀도를 야기하며, 석영유리 블랭크 바디의 기계적 강도를 저하시킨다.

일반적인 SiO₂과립재료는 DE-A1 44 24 044호에 공지되어 있다. 상기의 명세서에서는 회전 원심 분리기를 이용하여 혼합용기 내에서 발열성 방식으로 제조된 규산 분말의 수성 현탁액을 처리하는 것이 제안된다. 상기 원심 분리기의 회전속도는 제 1 혼합단계에서는 15 m/s ~ 30 m/s의 범위내에서 조정되며 그리고 제 2 혼합단계에서는 30 m/s 이상으로 조정된다. 제 1 혼합단계에서 현탁액의 고형물 함유량은 적어도 75 중량%에 이르며, 상기 고형물로부터 제 1 혼합단계 이후에는 4 mm 이하의 평균 입자 직경을 갖는 입상 덩어리가 생성된다. 상기 입상 덩어리의 압축비는, 비결정질 규산분진이 첨가되고, 제 2 혼합단계에서는 집약적 혼합 및 충격 응력 하에서 입상 덩어리가 분쇄되면서, 계속해서 증가된다. 이때 동시에 입상 덩어리의 표면으로부터 물이 발생하며, 이 물은 과립의 접착을 억제하기 위해, 추가의 규산 분말을 추가함으로써 분말화된다. 상기의 공지된 방법은 치과 분야에서의 충전제로서 또는 촉매 지지체로서 적용하기에 적합한 높은 부피 밀도를 갖는 자유 유동성 SiO₂과립재료를 제공한다.

본 발명의 목적은 균질한 기공 분포, 및 동시에 높은 밀도, 높은 점도 및 낮은 실투경향을 갖는 순수한 불투명 석영유리의 제조 방법, 및 상기 방법을 실행하는데 적합한 SiO₂과립재료를 제공하는 것이다.

상기 방법을 고려할 때 상기 목적은 최초에 언급한 방법으로부터 출발하여 본 발명에 따라 SiO₂과립으로서 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자의 응집체로부터 형성되며 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂과립재료를 사용함으로써 해결된다.

적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자의 응집체로 형성되어 있으면서 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂과립재료로 만들어진 블랭크를 유리화시킴으로써 순수한 불투명 석영유리가 획득된다. 이때 상기 석영유리는 균질한 기공 분포, 및 동시에 높은 밀도, 높은 점도 및 낮은 실투경향을 나타낸다. 불투명 석영유리로 제조된 물품은 온도가 높은 경우에도 양호한 단열 및 오랜 유효수명을 특징으로 한다.

상기 SiO₂과립재료는 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자의 응집체 형태로 존재한다. 상기의 일차입자들은 예컨대 액체 내에서, 규소 화합물을 화염 가수분해 또는 산화시킴으로써, 이른바 졸-겔 방법에 따라 유기질 규소 화합물을 가수분해함으로써 또는 무기질 규소 화합물을 가수분해함으로써 획득된다. 사실 상기의 일차입자는 높은 순도를 특징으로 한다 : 하지만 상기 일차입자는 자신의 작은 부피밀도로 인해 취급하기가 어렵다. 용도에 적합하게 하기 위해 과립화 방법을 이용한 압축이 통상 행해지고 있다. 과립화 시에 미립형 일차입자들이 결합함으로써 보다 큰 직경을 갖는 응집체가 형성된다. 상기 응집체는 다수의 개방된 기공채널들을 포함한다. 상기 기공 채널들은 그에 상응하게 큰 기공 용적을 형성한다. 본 발명에 따르는 방법을 실행하는데 사용되는 SiO₂과립재료의 각각의 과립들은 상기의 응집체로부터 형성된다. 상기 과립재료는 큰 기공용적에 근거하여 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름)을 특징으로 한다. 그러므로 상기 표면은 외부 표면으로서가 아니라 우세하게는 기공 채널의 형태로 내부 표면으로서 나타난다. 블랭크를 유리화할 시에 대부분의 기공 용적은 소결 및 붕괴를 통해 폐쇄된다. 그러나 앞서 개방된 기공 채널들 중 다수의 폐쇄된 미세 기공들은 그대로 유지되는데, 입사광이 재산란되어, 불투명도 내지 낮은 투과도를 제공한다. 큰 표면은 유리화 시에 기체성 일산화규소(SiO)의 형성을 보조하며, 이것은 작은 기공의 붕괴를 저지하는데, 이는 폐쇄된 기공 내에서는 포함된 기체가 더 이상 누출될 수 없기 때문이다.

그러므로 최초에 언급한 공지된 방법에서와 같이 유리화 시에 불투명도를 생성하기 위한 첨가제의 추가는 필요하지 않다. 그러므로 상기의 첨가제를 사용함과 더불어 발생하는 석영유리의 오염이 회피될 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 합성 SiO₂과립재료는 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적 및 동시에 높은 겉보기 밀도를 특징으로 한다. 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기밀도는 우선적으로 SiO₂과립재료로부터 블랭크가 형성될 수 있되도록 하며, 반면 앞서 설명한 바와 같이 석영유리의 불투명도는 대체로 내부 표면으로서 형성되어 있는 큰 비표면적에 의한 결과이다.

SiO₂과립재료의 비표면적은 BET 방법(DIN 66132)에 따라 산출되며, 겉보기 밀도는 DIN/ISO 787 파트 11에 따라 산출된다.

블랭크는 벌크로서 또는 기계적 또는 열적으로 예비압축된 다공성 바디로서 SiO₂과립재료로부터 형성된다.

10 내지 30 ㎡/g의 범위 내의 비표면적(BET에 따름)을 갖는 SiO₂과립재료가 특히 본 발명에 따른 방법에 사용하기에 적합한 것으로서 입증되었다. 그러므로 석영유리의 불투명도 내지 낮은 투과도를 고려한 양호한 결과는, (특히 적외선 스펙트럼 영역내에서) 밀도가 높고 동시에 실투경향이 낮은 경우 달성된다. 0.9 g/㎤ 내지 1.4 g/㎤ 범위 내의 겉보기 밀도는 과립재료의 자유유동성 및 취급용이성을 고려할 때 특히 효과적인 것으로 입증되었다.

선호되는 방법의 변형예에서 SiO₂일차입자는 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 평균 입자크기를 갖는다. 상기의 일차입자는 이른바 "졸-겔-방법"의 경우 유기질 규소 화합물을 가수분해함으로써 획득된다. 대안적이고 동일하게 선호되는 방법의 변형예에서 SiO₂일차입자는 0.2 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 갖는다. 상기의 발열성 일차입자는 무기질 규소화합물을 화염 가수분해 또는 산화시킴으로써형성된다. 유리화 시에 낮은 실투경향을 고려할 시에 일차입자는 바람직하게는 비결정질이다.

상기 두 방법의 변형예에서 일차입자는 큰 자유 표면을 특징으로 한다. 물리적 또는 화학적 결합력에 근거하여 상기의 다수의 일차입자들을 응집시킴으로써 본 발명의 의미에서의 과립재료가 형성된다. 과립화의 경우 공지된 과립화 방법이 사용되며, 특히 일차입자들을 포함하는 덩어리의 구조 과립화(습식 과립화 방법) 또는 압착식 과립화(압출)가 이용된다. 특히 졸-겔-방법에 따라 제조되는 일차입자들은 밀집 압착되어 과립재료 내에 존재하는데, 왜냐하면 상기 일차입자들은 우세하면서도 또한 바람직한 구상 (sphere) 형태를 갖기 때문이다. 자유표면은 접촉면에 인접하는 일차입자들을 중심으로 감소된다; 그러나 각각의 일차입자들 사이에는 위에서 언급한 바와 같이 유리화 시에 폐쇄된 기공이 형성된다. 일차입자들이 5 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 가짐으로써, 그에 상응하게 미세한 기공 분포가 제공된다. 평균 입자 크기는 ASTM C1070에 의거한 이른바 D50-값으로서 산출된다.

본 발명에 따르는 방법에 사용하기에 특히 적합한 것으로서 입증된 것은 각각의 SiO₂입자들이 비균질한 밀도분포를 갖는 동시에 보다 낮은 밀도의 내부영역은 보다 높은 밀도의 외부영역으로 적어도 부분적으로 둘러싸인 상태의 과립재료이다. 그럼으로써 기체가 내부 영역 내에 포함될 수 있고, 그런 다음 상기 기체는 유리화하는 동안 누출되지 않거나 오직 부분적으로 누출되며 그로 인해 석영유리의 기공형성 및 불투명도(낮은 투과도)에 기여하게 된다.

선호되는 방법에서 내부 영역이 중공부를 포함하는 상태의 과립재료가 사용된다. 상기 중공부는 보다 높은 밀도의 외부 영역에 의해 적어도 부분적으로 외부방향으로 폐쇄되어 있다.

이때 다공성 과립재료의 외부 영역은 바람직하게는 열처리를 통해 예비 압축되며, 상기 열처리는 800℃에서 1350℃사이의 온도에서의 소결을 포함한다. 열처리를 통해 외부 영역은 다공성 또는 중공 내부 영역의 밀도 보다 높은 밀도를 갖게 되며, 그럼으로써 기공 및 기공 채널은 선호되게는 외부 영역에서 축소되며 폐쇄된다. 이와 관련하여 열처리는, 최초에 설정된 외부 영역 및 내부 영역 사이의 온도 기울기가 균형을 이루기 전에, 종료되거나 중단된다. 이것은 예컨대 간단한 방식으로 과립재료를 가열구역에 통과시킴으로써 실현된다.

선호되는 한 방법에 있어서 열처리는 염소 함유 공기 내에서의 가열을 포함한다. 염소 함유 공기 내에서 처리함으로써 열처리 온도에서 휘발성 염소화합물을 형성하는 불순물 그리고 OH 군이 제거된다. 그로 인해 불투명 석영유리의 순도는 개선되며, 점도는 증가하며 그리고 실투경향은 계속해서 감소된다. 염소 함유 공기는 염소 및/또는 염소화합물을 함유하고 있다. 본 발명의 의미에 있어서 순수한 석영유리의 경우 Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Cr, Mn, Ti 및 Zr 불순물의 총합은 전체적으로 250 중량ppb 이하이다. 이러한 의미에서 도판트는 불순물이 아니다.

선호되는 방법에 있어서 열처리는 탄소의 존재 하에 질소 함유 공기 중에서1000℃ 내지 1300℃의 온도로 다공성 응집체를 가열하는 것을 포함한다. 하기에 "열탄소 질화 (carbothermal nitriding)"로 명명되는 방법의 변형예를 통해, 자신의 모든 자유 표면에 질소가 농축되어 있는 과립재료 그레인이 획득된다. 질소 고정은 탄소의 존재 하에 용이해지지만, 상기 탄소는 증발된다. 질소를 혼입함으로써 석영유리의 점도가 증가된다는 것이 입증되었다. 높은 점도는 또한 5 중량ppm 및 20 중량ppm의 수준으로 알루미늄으로 도핑된 SiO₂과립들로 이루어진 과립재료에 의해서도 달성된다. 이때 알루미늄 도핑은, 도판트의 균질 분포를 확실히 하면서, 바람직하게는 미세 분포된 나노 크기의 Al₂O₃입자에 의해 생성된다. 발열 제조된 Al₂O₃입자가 높은 비표면적으로 인해 특히 적합하다.

150 ㎛에서 2000 ㎛까지의 범위내 평균 입자크기를 갖는 입자들로 이루어진 SiO₂과립재료를 사용할 시에는 100 ㎛ 미만의 입자크기를 갖는 입자들의 세립을 회피하는 것이 바람직한 것으로서 입증되었다. 이와 관련하여 100 ㎛ 미만의 입자크기를 갖는 입자들은 과립재료로부터 제거되거나, 또는 그 형성은 이미 과립재료의 제조 시에 억제된다. 보다 거친 과립재료 입자에서는 블랭크를 유리화하는 동안 또는 과립재료를 예비 압축하기 위한 열처리 시에, 외부 영역이 보다 밀집화된 입자 내부의 밀도 경사를 야기하며 그로 인해 위에서 언급한 바와 같이 유리화 시에 기공 형성에 보다 양호하게 하는 온도 기울기가 형성된다. 그와 반대로 작은 크기의 미세 입자들은 상기의 밀도 경사의 형성을 어렵게 하거나 또는 억제하며, 그럼으로써 세립은 기공형성에 기여하지 않게 된다. 그 외에도 세립은기공 채널의 붕괴 시에 석영유리의 수축에 영향을 주며, 그리고 세립은 쉽게 선회하면서 소정의 크기의 획득을 어렵게 한다.

바람직하게는 회전축을 중심으로 연장되는 내부 표면을 포함하는 블랭크가 형성되며, 동시에 블랭크의 가열은 유리화 프론트가 내부 표면에서 외부방향으로 이동하는 방식으로 이루어진다. 유리화 프론트는 용융된 재료와 용해된 재료 사이의 확장된 한계영역이다. 용해된 재료 내에는 개방된 기공과 채널들이 존재하며 반면에 용융된 재료는 폐쇄된 기공을 포함하며, 상기 기공은 더 이상 외부 표면과 결합되어 있지 않다. 블랭크는 내부 표면으로부터 가열되며, 그럼으로써 유리화 프론트는 상기의 내부 표면에서부터 블랭크의 벽를 통과하여 외부 방향으로 이동하게 된다. 이때 정화 가능한 불순물들은 기상으로 변환되며 유리화 프론트에서부터 외부 방향으로, 즉 누출되거나 흡입될 수 있는 블랭크의 다공성 영역의 방향으로 유도된다.

이때 아크를 이용하여 내부 표면으로부터 회전축을 중심으로 회전시키면서 블랭크를 1900℃ 이상의 유리화 온도까지 가열시키는 것이 보다 양호한 것으로서 증명되었다. 상기 회전은 블랭크의 균일한 가열을 보장하며, 그로 인해 온도 피크와 밀도 차이는 회피된다. 아크 내 가열 시에 블랭크는 특히 1900℃ 이상의 높은 온도에 노출된다. 높은 온도의 결과로 확산 과정 및 기타 성분 교환 과정이 가속화되는 방식으로 진행된다. 그렇게 함으로써 불순물, 특히 기체 불순물은 팽창하고 유리화 프론트 전방에서 외부 방향으로 누출되면서 효과적으로 제거된다.

상기 방법을 실행하기 위한 합성 SiO₂과립재료를 고려할 때, 위에서 제시한 목적은 본 발명에 따라 1.5 ㎡/g 이상의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂입자들을 함유함으로써 해결된다.

상기 SiO₂과립재료는 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체 형태로 존재한다. 상기의 일차입자들은 예컨대 액체 내에서, 규소 화합물을 화염 가수분해 또는 산화시킴으로써, 이른바 졸-겔 방법에 따라 유기질 규소 화합물을 가수분해시킴으로써, 또는 무기질 규소 화합물을 가수분해시킴으로써 획득된다. 비록 상기의 일차입자들이 높은 순도를 특징으로 하지만, 그러나 자신의 작은 부피밀도로 인해 처리가 어렵다. 목적에 적합하게 하기 위해 과립화 방법을 이용하여 압축이 통상 실행된다. 과립화 시에 미립형 일차 입자들을 결합시킴으로써 보다 큰 직경을 갖는 응집체가 형성된다. 상기 응집체는 다수의 개방된 기공 채널들을 포함하며, 상기 기공 채널들은 그에 상응하게 큰 기공 용적을 형성한다. 상기의 응집체로부터 본 발명에 따른 SiO₂과립재료의 각각의 그레인들이 구성된다.

그러므로 본 발명에 따르는 합성 SiO₂과립재료는 1.5 ㎡/g 이상의 비표면적 및 동시에 높은 겉보기 밀도를 특징으로 한다. 상기 비표면적은 외부 표면으로서가 아니라 우세하게는 내부 표면으로서 기공 채널의 형태로 나타나며, 불투명 석영유리를 제조하기 위해 이용될 시에 가시광선 스펙트럼 영역내에서 뿐만 아니라특히 적외선 스펙트럼 영역내에서도 불투명도(낮은 투과도)를 생성시킨다. 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도는 우선적으로 SiO₂과립재료로부터 블랭크가 형성될 수 있도록 한다.

SiO₂과립재료의 비표면적은 BET 방법(DIN 66132)에 따라 산출되며 겉보기 밀도는 DIN/ISO 787 파트 11에 따라 산출된다.

과립재료를 이용하여 제조되는 석영유리의 불투명도와 관련하여 본 발명에 따르는 SiO₂과립재료의 특성 및 효과에 대한 상세 사항들은 전술한 설명에 따라 본 발명에 따른 방법을 제공한다.

10 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 범위내 비표면적(BET에 따름)을 갖는 SiO₂과립재료는 특히 본 발명에 따르는 방법에 이용하는데 적합한 것으로서 증명되었다. 그러므로 석영유리의 불투명도를 고려한 양호한 결과들은 밀도가 높으며, 동시에 실투경향이 낮은 경우에 달성된다. 겉보기 밀도의 관점에서는 9.0 g/㎤로부터 1.4 g/㎤까지의 영역이 특히 효과적인 것으로 증명되었다.

선호되게는 SiO₂일차입자들은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 평균 입자크기를 갖는다. 상기의 일차입자들은 이른바 졸-겔 방법에서 유기질 규소 화합물로부터 획득된다. 대안적이고 동일하게 선호되는 방법에서는 SiO₂일차입자들이 0.2 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 갖는다. 상기의 발열성 일차입자들은 무기질 규소화합물을 화염 가수분해 또는 산화시킴으로써 형성된다.

일차입자들은 항상 큰 자유 표면을 특징으로 한다. 물리적인 또는 화학적인 결합력에 근거하여 상기의 일차입자들을 다수 응집시킴으로써 본 발명에 따른 과립재료가 형성된다. 과립화를 위해 공지된 과립화 방법이 사용되는데, 특히 구조 과립화 및 압착식 과립화(예: 압출)가 이용된다. 특히 졸-겔 방법에 따라 제조된 일차입자들은 밀집 압착되어 과립재료 내에 존재하는데, 왜냐하면 상기 일차입자들은 우세하면서도 바람직하게는 구상 형태를 갖기 때문이다. 상기 형태는 높은 부피 밀도를 야기한다. 자유 표면은 접촉면에 인접하는 일차입자들을 중심으로 감소된다; 그러나 각각의 일차입자들 사이에는 위에서 언급한 바와 같이 유리화 시에 폐쇄되는 기공들이 형성될 수 있다. 일차입자들이 5 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 가짐으로써, 그에 상응하게 미세한 기공 분포가 제공된다. 평균 입자크기는 ASTM C1070에 따르는 이른바 D50-값으로서 산출된다.

본 발명에 따른 과립재료의 실시예는 본 발명에 따른 방법에 사용하기에 특히 적합한 것으로서 입증되었다. 상기 과립재료의 경우 각각의 SiO₂입자들이 비균질한 밀도 분포를 갖고, 동시에 보다 낮은 밀도의 내부 영역은 적어도 부분적으로 보다 높은 밀도의 외부 영역에 의해 둘러 싸여 있다. 이는 기체를 내부 영역내에 포함하는 것을 용이하게 하고, 그런 다음 상기 기체는 유리화 동안 전혀 누출되지 않거나 또는 오직 부분적으로만 누출되며 그로 인해 석영유리의 기공 형성 및 불투명도를 야기한다.

바람직하게는 응집체의 내부 영역이 하나의 중공부를 포함한다. 상기중공부는 보다 높은 밀도의 외부 영역에 의해 적어도 부분적으로 외부 방향으로 폐쇄되어 있다.

SiO₂과립재료의 비표면적 및 겉보기 밀도는 특히 간단하게 열처리에 의해 조정되고, 이때 상기 열처리는 800℃로부터 1450℃까지 범위의 온도의 소결을 포함한다. 이러한 점에서 외부 영역내에는 보다 높은 밀도가, 예컨대 열처리에 있어서 온도 기울기가 설정됨으로써 획득될 수 있다. 온도 기울기를 설정함으로써 선호되게는 각각 입자들의 표면에 근접한 용적 부분 내에, 다시 말해 외부 영역내에 기공 및 기공 채널들이 축소된다. 그로 이해 상기의 외부 영역은 다공성 또는 중공의 내부 영역의 밀도보다 높은 밀도를 갖게 된다. SiO₂입자들의 열처리는 최초에 설정된 외부 영역과 내부 영역 사이의 온도 기울기가 균형 조정되기 전에 종료되거나 중단된다. 이는 예컨대 간단한 방식으로 과립재료를 가열구역을 통과시킴으로써 실현된다. 상기의 온도 기울기는 입자들이 보다 거친 경우, 아래에서 보다 상세하게 설명되는 것과 같이, 입자들이 미세한 경우에서보다 간단하게 설정된다.

과립재료로부터 제조되어질 석영유리의 높은 열 저항성을 고려할 때, 높은 점도에 기여하는 SiO₂과립재료가 선호되고, 이는 일차입자들이 질소 함유 표면층을 포함하고 있는 상태의 과립재료에 의해 달성된다. 그렇게 함으로써 한편에서는 화학적으로 결합된 형태로 질소가 과립재료로 제조될 석영유리 내에 혼입될 수 있게 된다. 이는 점도의 증가를 야기한다. 다른 한편으로는 느슨하게 결합된질소가 가열 시에 방출되며, 그로 인해 기공 형성에 기여한다.

높은 점도는 또한 5 중량ppm 내지 20 중량ppm의 수준으로 알루미늄으로 도핑된 SiO₂입자들로 구성된 과립재료에 의해 달성된다. 이때 알루미늄 도핑은 바람직하게는 미세 분포된 나노 크기의 Al₂O₃입자에 의해 생성된다. 그렇게 함으로써 도판트의 균질한 분포가 보장된다. 큰 비표면적을 갖는 발열성 Al₂O₃입자는 본원에서 특히 양호하게 이용된다.

선호되는 제 1 실시예에 있어서 과립재료는 라운딩 처리된 SiO₂입자들로 구성된다. 상기의 이상재료는 유리화 시 양호한 취성, 높은 겉보기 밀도 및 낮은 축소율을 특징으로 하며, 예컨대 구조 과립화(습식 과립화 방법)를 통해 획득된다.

동일하게 선호되는 제 2 실시예에 있어서 과립재료는 압출재이다. 상기의 과립재료는 압출방법을 통해 비용이 저렴하게 제조할 수 있다. 상기 과립재료는 길게 연장된 SiO₂입자들을 특징으로 하며, 상기 입자들은 또한 연장된 중공부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 과립재료는 열 차폐물, 반응 컨테이너 또는 머플(muffle)과 같이 내열성 불투명 석영유리로 이루어진 물품을 제조하는데 특히 적합하다.

상기의 물품은 0.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g 범위의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖고 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성된 합성 SiO₂과립재료로부터 제조된 불투명 석영유리로 이루어진하나의 구역을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

과립재료의 그에 상응하는 벌크(bulk)를 유리화시킴으로써 불투명 구역이 달성된다. 상기의 구역은 IR 영역내에서 높은 불투명도를 특징으로 한다. 이것은 대체로 상기 구역이 SiO₂과립재료로 제조되며, 이 과립재료는 부분적으로 기공이 있는 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성되고, 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g 범위의 비표면적(BET에 따름)을 가짐으로써 달성된다. 상기의 SiO₂과립재료를 유리화 시킴으로써 불투명 석영유리가 획득된다. 상기 석영유리는 균질한 기공 분포 및 동시에 높은 밀도를 갖는다. 그렇게 함으로써 상기 컴포넌트를 규정에 따라 사용할 시에 특히 높은 단열이 달성된다. 과립화 시에 미립형 일차입자들을 결함시킴으로써 보다 큰 직경을 갖는 응집체가 형성된다. 상기 응집체는 다수의 개방된 기공 채널들을 포함하며, 상기 기공 채널들은 그에 상응하게 큰 기공 용적을 형성한다. 사용되는 SiO₂과립재료의 각각의 입자들은 상기의 응집체로부터 형성된다. 유리화 시에 대부분의 기공 용적은 소결 및 붕괴에 의해 폐쇄된다. 그러나 앞서 개방된 기공 채널들 중 다수의 폐쇄된 미세 기공들은 그대로 유지되며, 이 기공들에는 IR 방사선이 재산란되고, 이는 IR 영역내 불투명 구역의 높은 불투명도를 생성한다.

다음에서 본 발명은 실시예와 도면에 따라 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 중공 실린더를 제조하는 실례에서 유리화의 절차에 관한 상세한 개략도이며;

도 2는 각각의 SiO₂입자를 절단한 횡단면도에 따른 본 발명에 의한 SiO₂과립재료의 제 1 실시예에 관한 상세한 개략도이며;

도 3은 분무 입자를 절단한 횡단면도에 따른 분무 과립재료 형태의 본 발명에 따르는 SiO₂과립재료의 제 2 실시예에 관한 상세한 개략도이다.

도 1에는 최초 다공성 중공 실린더 1을 유리화시킴으로써 불투명 블랭크 바디의 형태로 불투명 석영유리를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 다음에서는 우선적으로 중공 실린더 1의 제조방법이 보다 상세하게 설명된다.

34 ㎡/g의 BET-비표면적 및 1.1 g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂과립재료를 자신의 종축 3을 중심으로 회전하는 관형 금속 몰드 내에 채운다. 회전방향은 도 1에 있어서 방향 화살표 4로 식별 표시되어 있다. 원심력의 작용하에 주형을 이용하면서 벌크로부터 금속 몰드 2의 내부 벽 5에는 하나의 회전 대칭형 중공 실린더 1이 형성된다. 상기 중공 실린더 1은 벌크로서 약 100 mm의 층두께를 갖고 약 73 mm의 내경을 갖는 관통형 보어 6의 형태로 하나의 내부 보어 5를 포함한다. 원심력에 의해 벌크는 다음의 절차를 실행하기 전에 용이하게 경화된다.

불투명 블랭크 바디를 제조하기 위해, 기계적으로 예비 압축된 중공 실린더 1은 이어서 하나의 아크 7에 의해 중공 실린더 1의 내부 보어 6으로부터 국부적으로 용융된다. 이와 관련하여 중공 실린더 1의 단부로부터 개시되어 하나의 전극쌍 8이 내부 보어 6 내로 삽입되어, 중공 실린더 1의 반대편에 위치하는 단부에이를 때까지 계속해서 내부 벽 9를 따라 이동된다. 상기 전극쌍 8의 변위 속도는 55 mm/분으로 설정된다. 아크 7의 온도에 의해 중공 실린더 1은 유리화된다. 중공 실린더 1의 내부 벽에는 2100℃이상의 최대 온도가 달성된다. 이때 중공 실린더 1 내에서는 외부 방향으로, 즉 금속 몰드 2의 방향으로 이동하는 유리화 프론트 10이 형성되며, 이 유리화 프론트는 중공 실린더 1의 여전히 개방된 기공 영역 11과 이미 부분적으로 용융된 중공 실린더 1의 불투명 영역 12 사이에 경계면을 형성한다. 전극쌍 8의 변위 속도에 의해 겹쳐지는 방식으로 대체로 방사상으로 내부 보어 6의 내부 벽 9로부터 외부 방향으로 향해 있는 유리화 프론트 10의 이동 방향 13은 도 1 내에 방향 화살표 14에 따라 개략적으로 식별 표시된다. SiO₂과립재료 내에 포함되는 기체는 불투명 영역 12 내에 기공 형성을 야기하며, 그렇게 함으로써 원하는 불투명도가 생성된다. 중공 실린더의 밀도는 2.10 g/㎤이며, 내경은 140 mm, 벽두께는 22 mm이다.

내부 보어 6의 내부 벽 9의 영역은 상기의 방법에 있어서 아크 7의 높은 온도에 의해 강하게 압축된다. 그렇게 함으로써 용융된 블랭크 바디 12는 높은 밀도의 투명한 석영유리로 구성된 내부의 표면층 15를 획득하게 된다. 상기와 같이 불투명 석영유리로부터 제조된 관형 블랭크 바디 12는 고 내열성 머플로 가공된다.

기술된 방법을 실행하기 위해 사용되는 SiO₂과립재료는 다음에서 도 2에 따라 보다 상세하게 기술된다. 도 2에는 사용되는 과립재료의 각각의 전형적인입자 21이 개략적으로 도시되어 있다. 다공성 석영유리로 이루어진 원형의 과립재료 입자 21의 경우, 보다 낮은 밀도의 중앙 영역 22가 보다 높은 밀도의 외부 층 23에 의해 둘러싸여 있다. 중앙 영역내 밀도는 투명한 석영유리 밀도의 대략 40%에 해당한다. 외부 층에서 밀도는 상기 석영유리 밀도의 대략 60%이다. 중앙 영역 22와 외부층 23 사이의 경계면은 유동적이다. 입자 직경은 420 ㎛이며, 외부층 23의 두께는 대략 100 ㎛이다.

과립재료의 제조는 혼합기를 이용하면서 통상적인 습식 과립화 방법을 통해 이루어진다. SiCl₄를 화염 가수분해함으로써 생성되는 나노 크기의 비결정 발열성 SiO₂입자는 60 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름)을 갖고, 상기 입자로부터 수성 현탁액이 제조된다. 상기 수성 현탁액으로부터는 지속적인 혼합을 통해 입상 덩어리를 형성하면서 습기가 분해될 때까지 이 습기는 제거된다. 건조 후에 획득되는 과립재료의 비표면적(BET에 따름)은 50 ㎡/g가 되며, 동시에 원형의 과립재료 입자들은 160 ㎛ 내지 1000 ㎛의 범위내 직경을 갖게 된다. SiO₂과립재료는 이어서 대략 1200℃의 온도에서 염소 함유 공기를 통과하면서 열적으로 예비 압축된다. 이때 상기 과립재료는 동시에 정화되고, 염소를 이용한 정화가 특히 효과적인데, 이는 SiO₂입자의 표면이 기공 채널을 통해 정제가스에 접근가능하기 때문이며, 기체 불순물이 쉽게 제거될 수 있기 때문이다. 이러한 경우 처리량은 10 kg/h이다. 이때 각각의 과립재료 입자들 내에는 온도 기울기가 형성되는데, 이 온도 기울기는 중앙 영역 22와 외부 층 23 사이의 상이한 밀도를 야기한다.

상기의 예비처리 후에 획득된 SiO₂과립재료는 34 ㎡/g의 BET 비표면적과 1.1 g/㎤의 겉보기 밀도를 특징으로 한다. 평균 입자직경은 대략 420 ㎛이며, 동시에 100 ㎛ 이하의 직경을 세립은 (그러나 본원에서는 제조 조건에 따라 존재하지 않는다) 불투명 석영유리를 제조하기 위해 사용하기 전에 제거되는 것이 고려된다. Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Cr, Mn, Ti, 및 Zr 불순물의 총함유량은 200 중량ppb 이하이다.

상기와 같이 나노 크기의 비결정질 SiO₂입자들로 제조된 과립재료는 도 1에 따라 기술한 바와 같이 불투명 석영유리를 제조하기 위해 이용될 수 있다. 각각의 과립재료 입자들은 매우 작은 입자 크기를 갖는 다수의 일차입자들의 결합을 통해 형성되어 있는 것에 근거하여 유리화 시에 그에 상응하게 미세하면서도 균질한 기공 분포가 가능해지며, 이는 계속해서 위에서 보다 상세하게 기술되어 있는 바와 같다.

도 3에는 각각의 분무 입자 31이 개략적으로 도시되어있다. 상기 분무 입자는 도 1에 따르는 실례에 따라 앞서 기술한 방법을 실행하는데 마찬가지로 적합한 분무 과립재료에 대해 전형적인 것이다. 상기의 전형적인 분무 입자 31은 SiO₂일차입자들의 응집체로서 존재한다. 상기 입자는 하나의 중공부 32를 포함하며, 상기 중공부는 외부층 33으로 둘러싸여 있다. 외부층 33에는 하나의 채집용 깔때기가 형성되며, 이 채집용 깔때기는 좁은 채널 34를 통해 중공부 32 내로 개방되어 있다. 분무 입자 31의 외경은 대략 300 ㎛이며, 외부층 33의 두께는대략 100 ㎛이다.

다음에서는 상기의 분무 과립재료의 제조방법이 보다 상세하게 기술된다:

70 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름)을 갖는 나노 크기의 고순도 발열성 SiO₂일차입자들을 탈이온수 내에서 분산시킨다. 발열성 Al₂O₃형태의 12 중량ppm의 알루미늄을 첨가한다. 이때 현탁액은 1380 g/l의 리터 중량으로 조절된다. 슬릭 점도 (slick viscosity)는 450 mPas이다. 시판되는 분무 건조기(Dorst 사, D400 타입)를 사용하여, 현탁액을 380℃의 고온공기 온도에서 그리고 10.5bar의 슬립 압력에서 분무한다. 이때 330 ㎛의 평균 입자 직경과 0.3%의 잔류 습도를 갖는 분무 과립재료가 획득된다. 비표면적(BET에 따름)은 54 ㎡/g이며 부피중량은 0.6 g/㎤이다. 상기 과립재료는 이어서 1200℃에서 6.1 kg/h의 처리량 수준으로 HCl/Cl₂-기체 혼합물을 통과하면서 정화되고 열적으로 압축된다.

상기의 처리 후에 BET 비표면적은 20 ㎡/g이고, 부피 밀도는 0.8 g/㎤이며, 겉보기 밀도는 0.92 g/㎤이다. 100 ㎛ 미만의 직경을 갖는 세립은 본원에서는 제조 조건에 따라 이미 분무 과립화 시에 싸이클론을 이용하여 분리된다. Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Cr, Mn, Ti 및 Zr 불순물의 총함유량은 200 중량ppb 이하이다.

나노 크기의 비결정 SiO₂입자들로부터 상기와 같이 제조된 분무 과립재료는 도 1에 따라 기술된 바와 같이 불투명 석영유리를 제조하는데 이용될 수 있다. 각각의 분무 입자들은 매우 작은 입자크기를 갖는 다수의 일차입자들을 응집시킴으로써 형성된다는 것에 근거하여 유리화 시에 그에 상응하게 미세하면서도 균질한 기공 분포가 가능하다. 이는 중공부 32에 의해 거의 폐쇄되는 추가의 기체 공간이 형성된다는 것에 의해 추가적으로 촉진된다. 상기 기체 공간은 유리화시에 적어도 부분적으로 손상되지 않은 상태로 유지되는데, 이는 포함된 기체는 유리화동안 오직 부분적으로 누출될 수 있으며 그로 인해 석영유리의 기공 형성 및 불투명도에 기여하기 때문이다.

Claims

합성 SiO₂과립으로부터 블랭크를 성형시키고 이를 유리화 온도에서 가열하여 불투명 석영유리로 이루어진 블랭크 바디를 형성시키는 것에 의한 불투명 석영유리의 제조 방법으로, SiO₂과립으로서 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성되며 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 SiO₂과립재료(21; 31)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, SiO₂과립재료(21; 31)가 10 내지 30 ㎡/g 범위의 비표면적(BET에 따름)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 겉보기 밀도가 0.9 g/㎤ 내지 1.4 g/㎤ 범위 내인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂일차입자들이 0.5 ㎛ 내지 5㎛ 범위 내의 평균 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂일차입자들이 0.2 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂일차입자들이 비결정질인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 보다 낮은 밀도의 내부 영역(22; 32)이 보다 높은 밀도의 외부 영역(23; 33)으로 적어도 부분적으로 둘러싸인, 비균질한 밀도 분포를 갖는 SiO₂그레인들로 이루어진 과립재료(21; 31)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 외부 영역(23; 33)이 800 ℃ 내지 1450 ℃ 범위의 온도에서의 소결을 포함하는 열처리에 의해 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 열처리가 염소 함유 공기 내에서의 가열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 열처리가 질소 함유 공기 내에서 탄소의 존재 하에 1000 ℃ 내지 1300 ℃의 온도에서 이루어지는 가열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 150 ㎛ 내지 2000 ㎛ 범위 내의 평균 그레인 크기를 갖는 그레인들로 이루어진 SiO₂과립재료(21; 31)가 이용되며, 동시에 100 ㎛ 미만의 그레인 크기를 갖는 그레인은 피해지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 회전축 (3)을 따라 연장된 하나의 내부 표면 (9)를 갖는 블랭크 (1)가 형성되며, 상기 블랭크 (1)가 유리화 프론트 (10)가 내부 표면 (9)에서부터 외부 방향으로 진행되는 방식으로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 블랭크 (1)가 회전축 (3)을 따라 회전하면서 내부 표면 (9)에서부터 아크 (7)에 의해 국부적으로 1900℃ 초과의 유리화 온도까지 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 실행하기 위한, 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로 형성된 SiO₂과립재료로, 상기 과립재료가 1.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g의 비표면적(BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항에 있어서, 과립재료가 10 내지 30 ㎡/g 범위 내의 비표면적(BET에 따름)을 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 과립재료의 겉보기 밀도가 0.9 g/㎤ 내지 1.4 g/㎤ 범위 내인 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂일차입자들이 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 평균 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂일차입자들이 0.2 ㎛ 미만의 평균 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 응집체가, 보다 작은 밀도의 내부 영역(22; 32)이 보다 높은 밀도의 외부 영역(23; 33)으로 적어도 부분적으로 둘러싸인 방식으로 비균질한 밀도 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 19 항에 있어서, 내부 영역 (32)이 하나의 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂과립재료의 비표면적과 겉보기 밀도가 800℃ 내지 1350℃의 범위 내의 온도에서의 소결을 포함하는 열처리에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일차입자들이 질소함유 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 과립재료가 5 중량ppm 내지 20 중량ppm 범위 내의 수준으로 알루미늄으로 도핑된 SiO₂입자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 23 항에 있어서, 알루미늄 도판트가 나노 크기의 미세 분포형 Al₂O₃-입자들의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 24 항 중 어느 항에 있어서, 상기 과립재료(21; 22)가 라운딩 처리된 SiO₂그레인들로 구성되는 것을 특징으로 하는 과립재료.
제 14 항 내지 제 24 항 중 어느 항에 있어서, 상기 과립재료가 압출재로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과립재료.
석영유리로 구성되는 물품으로, 0.5 ㎡/g 내지 40 ㎡/g 범위 내의 비표면적 (BET에 따름) 및 0.8 g/㎤ 이상의 겉보기 밀도를 갖고 적어도 부분적으로 다공성인 SiO₂일차입자들의 응집체로부터 형성된 합성 SiO₂-과립재료(21; 31)로부터 제조된 불투명 석영유리로 이루어진 하나의 구역을 갖는 것을 특징으로 하는 물품.