TWI765303B - 石英玻璃體 - Google Patents

石英玻璃體 Download PDF

Info

Publication number
TWI765303B
TWI765303B TW109124994A TW109124994A TWI765303B TW I765303 B TWI765303 B TW I765303B TW 109124994 A TW109124994 A TW 109124994A TW 109124994 A TW109124994 A TW 109124994A TW I765303 B TWI765303 B TW I765303B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
range
silica
filter
less
particles
Prior art date
Application number
TW109124994A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202126579A (zh
Inventor
湯瑪士 凱瑟
巴斯蒂安 衛申賽爾
米克 威特里
馬克斯 威爾德
Original Assignee
德商賀利氏石英玻璃有限兩合公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商賀利氏石英玻璃有限兩合公司 filed Critical 德商賀利氏石英玻璃有限兩合公司
Publication of TW202126579A publication Critical patent/TW202126579A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI765303B publication Critical patent/TWI765303B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/09—Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Abstract

本發明係關於一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其包含以下方法步驟：提供二氧化矽粉末及液體；將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液；用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液；使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置，其中該第一個多級過濾裝置具有如本文所揭露之特定過濾層級。本發明亦關於一種可由此獲得的二氧化矽懸浮液、可由此獲得的顆粒及相應產物。

Description

石英玻璃體
本發明係關於一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其包含以下方法步驟：製備二氧化矽粉末及液體；將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液；用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液；使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置，其中該第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級，其中每個過濾層級包含至少一個過濾器，其中該第二過濾層級佈置於該第一過濾層級之下游且該第三過濾層級佈置於該第二過濾層級之下游，其中該第一過濾層級具有5 µm或更高之過濾精細度，其中該第二過濾層級具有在0.5至5 µm範圍內之過濾精細度，其中該第三過濾層級具有1 µm或更低之過濾精細度，且其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高之分離率，其中與在每種情況下指定之過濾器相關之分離率係根據ISO 16889陳述且其中該過濾精細度指示該過濾器所保留之最小粒度。本發明亦關於可用二氧化矽懸浮液以及可由其製造的顆粒及價值鏈產品。
石英玻璃、石英玻璃產品及含有石英玻璃之產品為吾人所知。同樣，各種製備石英玻璃及石英玻璃體之方法亦為吾人所知。儘管如此，仍作出相當多嘗試來鑑別可製備出甚至更高純度(亦即不存在雜質)之石英玻璃的製備方法。在石英玻璃及其加工產品之許多應用領域中，對於例如均質性及純度有較高要求。對於加工為光導或施照體之石英玻璃，情況更是如此。此處，雜質可能會導致吸收。此係不利的，因為其導致發射光之色彩變化及衰減。高純度石英玻璃應用之另一實例係半導體製造之製造步驟。此處，玻璃體之每種雜質均可能會在半導體中導致缺陷且因此在製造中產生不良品。此等方法中採用之各種各樣的高純度石英玻璃、尤其是各種各樣的高純度合成石英玻璃製備起來很費力。此等石英玻璃相當貴重。
此外，對於上文所提及之高純度石英玻璃、尤其是高純度合成石英玻璃及由其得到的低價產品，存在市場需求。因此，渴望能夠以比以前更低的價格提供高純度石英玻璃。就此而論，探尋更具成本效益的製備方法以及更便宜的原材料來源。
已知的製備石英玻璃體之方法包含使二氧化矽熔融及自熔體製造石英玻璃體。玻璃體中的不規則性，例如經由包括呈氣泡形式之氣體引起之不規則性，可能會導致玻璃體在負載下、尤其在高溫下失效，或可能會妨礙其用於特定目的。用於石英玻璃之原材料中之雜質可能會在石英玻璃中導致裂紋、氣泡、條痕及變色。當用於製備及加工半導體之方法中時，玻璃體中之雜質還可能釋放並轉移至經處理之半導體組件中。舉例而言，在蝕刻方法中情況就是如此，且在半導體坯料中產生不良品。因此，與已知製備方法相關之常見問題係石英玻璃體之品質不合格。
另一態樣係關於原材料效率。看來有利的是，將石英玻璃及在別處作為副產物積累之原材料輸入至石英玻璃產品之較佳工業方法中，而非採用此等副產物作為例如建築中之填料或以一定代價將其作為垃圾處置。此等副產物通常在過濾器中以細粉塵形式分離出來。細粉塵引入其他問題，尤其是與健康、工作安全性及處置相關之問題。
本發明之一個目標係至少部分地解決目前先進技術中存在之一或多個缺點。
本發明之另一目標係提供具有較長壽命之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供不含氣泡或具有低氣泡含量的由玻璃製造之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有高透明度的由玻璃製造之光導、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有低不透明度之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有低衰減之光導。
本發明之另一目標係提供具有高輪廓準確度之光導、施照體、成型體及塗層。詳言之，本發明之一目標係提供在高溫下不變形之光導、施照體、成型體及塗層。詳言之，本發明之一目標係提供即使當成型成具有較大尺寸時亦形式穩定的光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供防撕裂且防斷裂之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供可高效製備之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供可具成本效益地製備之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供光導、施照體、成型體及塗層，其製備不需要長時間其他加工步驟，例如回火。
本發明之另一目標係提供具有高熱衝擊抗性之光導、施照體、成型體及塗層。詳言之，本發明之一目標係提供在較大熱波動下僅展現極小熱膨脹之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有高硬度之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有高純度及低外來原子污染之光導、施照體、成型體及塗層。術語外來原子用以意謂並非有意引入之成分。
本發明之另一目標係提供含有低摻雜材料含量之光導、施照體、成型體及塗層。
本發明之另一目標係提供具有高均質性之光導、施照體、成型體及塗層。性質或材料之均質性係此性質或材料於樣品中之分佈均勻性的量度。
詳言之，本發明之一目標係提供具有高材料均質性之光導、施照體、成型體及塗層。材料均質性係光導、施照體或半導體裝置中所含元素及化合物，尤其是OH、氯、金屬(尤其鋁、鹼土金屬、耐火金屬)及摻雜材料之分佈均勻性的量度。
本發明之另一目標係提供一種適用於由玻璃製造光導、施照體以及成型體及塗層且至少部分解決上文所提及目標中之至少一個、較佳數個的石英玻璃體。
本發明之另一目標係提供一種具有線性形式之石英玻璃體。詳言之，一個目標係提供一種具有高彎曲半徑之石英玻璃體。詳言之，另一目標係提供一種具有高纖維捲曲之石英玻璃體。
另一目標係提供一種陽離子遷移儘可能低之石英玻璃體。
另一目標係提供一種在石英玻璃體之整個長度上具有高均質性之石英玻璃體。
詳言之，本發明之另一目標係提供一種在石英玻璃體之整個長度上具有高折射率均質性之石英玻璃體。
詳言之，本發明之另一目標係提供一種在石英玻璃體之整個長度上具有高黏度均質性之石英玻璃體。
詳言之，本發明之另一目標係提供一種在石英玻璃體之整個長度上具有高材料均質性之石英玻璃體。
詳言之，本發明之另一目標係提供一種在石英玻璃體之整個長度上具有高光學均質性之石英玻璃體。
本發明之另一目標係提供一種具有高燒結活性之二氧化矽粉末。
本發明之另一目標係提供一種具有低燒結溫度之二氧化矽粉末。
本發明之另一目標係提供一種可獲得穩定顆粒之二氧化矽粉末。
本發明之另一目標係提供一種具有良好可操作性之二氧化矽顆粒。
本發明之另一目標係提供一種具有低細粉塵含量之二氧化矽顆粒。
另一目標係提供一種可容易儲存、運輸及傳送之二氧化矽顆粒。
本發明之另一目標係提供一種可形成無氣泡石英玻璃體之二氧化矽顆粒。本發明之另一目標係提供一種作為散裝材料包含儘可能小的氣體體積之二氧化矽顆粒。
本發明之另一目標係提供一種開孔的二氧化矽顆粒。
本發明之另一目標係提供一種可製備石英玻璃體之方法，該方法至少部分解決至少一部分上述目標。
本發明之另一目標係提供一種可更簡單地製備石英玻璃體之方法。
本發明之另一目標係提供一種可連續地製備石英玻璃體之方法。
本發明之另一目標係提供一種可藉由連續熔融及成型程序製備石英玻璃體之方法。
本發明之另一目標係提供一種可以高速度使石英玻璃體成型之方法。
本發明之另一目標係提供一種可以低不良品率製備石英玻璃體之方法。
本發明之另一目標係提供一種可製備可組裝之石英玻璃體之方法。
本發明之另一目標係提供一種製備石英玻璃體之方法，其中二氧化矽顆粒可在熔融烘箱中，例如藉由超過1000℃之溫度處理來加工，無需使其事先經歷有意的壓實步驟。
詳言之，本發明之一目標係提供一種製備石英玻璃體之方法，其中BET為20 m2 /g或更高之二氧化矽顆粒可引入至熔融烘箱中，經熔融及加工以獲得石英玻璃體。
本發明之另一目標係提供一種可製備石英玻璃體之自動化方法。
本發明之另一目標係提供一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，該二氧化矽懸浮液具有儘可能少的不同於粒度超過1 µm之二氧化矽的粒子。
本發明之另一目標係提供一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其中該二氧化矽懸浮液含有儘可能少的雜質。
本發明之另一目標係提供一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其中該二氧化矽懸浮液之固體組分僅含Si、O、H、Cl及C原子。
本發明之另一目標係提供一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其中該二氧化矽懸浮液之固體組分含有儘可能少的非Si、O、H、Cl或C之原子。
本發明之另一目標係提供一種由煙灰粉製造二氧化矽懸浮液之方法，該煙灰粉係儘可能均質且儲存穩定的。
本發明之另一目標係陳述一種用於製造高純度石英玻璃之方法。
本發明之另一目標係陳述一種用於製造儘可能不含氣泡之石英玻璃的方法。
本發明之另一目標係陳述一種用於製造不含金屬雜質粒子之石英玻璃的方法。
本發明之較佳實施例
執行上述目標中之至少一個的提案至少部分地由獨立技術方案之目標作出。附屬技術方案係有助於至少部分滿足至少一個目標之較佳實施例。
|1| 一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其含有以下方法步驟： (i) 提供二氧化矽粉末； (ii) 提供液體； (iii) 將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液； (iv) 用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液； (v) 使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置， 其中第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級， 其中每個過濾層級包含至少一個過濾器， 其中該第二過濾層級係在該第一過濾層級之下游且該第三過濾層級係在該第二過濾層級之下游， 其中該第一過濾層級具有5 µm或更高之過濾精細度， 其中該第二過濾層級具有在0.5至5 µm範圍內之過濾精細度， 其中該第三過濾層級具有1 µm或更低之過濾精細度，且 其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高之分離率， 其中在每種情況下陳述之過濾器的分離率係根據ISO 16889陳述，且 其中該過濾精細度指示該過濾器所保留之最小粒度。
步驟(v)中之二氧化矽懸浮液較佳地在穿過該多級過濾裝置之後獲得。
|2| 如實施例|1|中之方法，其中該第一個過濾裝置之特徵在於以下特徵中之至少一個： (a) 該第一過濾層級具有90%或更低之分離率； (b) 該第一過濾層級具有在5至15 µm範圍內之過濾精細度， (c) 該第二過濾層級具有95%或更高之分離率； (d) 該第二過濾層級具有0.5至2 µm之過濾精細度； (e) 該第三過濾層級具有99.5%或更高之分離率； 或其中兩種或多於兩種之組合。
|3| 如以上實施例中之一個中的方法，其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的該第一個過濾裝置之過濾層級中之一個的至少一個過濾器係設計為深層過濾器。
|4| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該漿液用超音波處理至少10秒。
|5| 如以上實施例中之一個中的方法，其中用超音波處理該漿液以至多600W/L之功率密度為特徵。
|6| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該漿液具有小於5 wt%之添加劑以使該漿液穩定，該wt%係以該漿液之總重量計。
|7| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該二氧化矽粉末可由選自包含矽氧烷及矽醇鹽之群的化合物製造。
|8| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該二氧化矽粉末具有以上特徵中之至少一個： a. 碳含量小於100 ppm； b. 氯含量小於500 ppm； c. 鋁含量小於200 ppb； d. 不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量小於5 ppm； e. 至少70 wt%之該等粉末粒子具有在10至100 nm範圍內之一次粒度； f. 裝填密度在0.001至0.3 g/cm3 範圍內； g. 殘餘水分小於5 wt%； h. BET表面積小於35 g/m2 ； 或特徵a.至h.中兩種或多於兩種之組合； 其中該wt%、ppm及ppb在每種情況下均以該二氧化矽粉末之總數量計。
|9| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該漿液之特徵在於以下特徵中之至少一個： a.) 以該漿液之乾重計，固體含量為至少20 wt%； b.) 作為4 wt%漿液，該漿液具有在3至8範圍內之pH值； c.) 至少90 wt%之該等二氧化矽粒子具有在1 nm至＜10 µm範圍內之粒度； d.) 氯原子含量為500 ppm或更低；以及 e.) 不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量為5 ppm或更低； f.) 該漿液具有搖變增黏性； 其中該wt%及ppm始終以該漿液之總固體含量計。
|10| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該二氧化矽懸浮液具有以下特徵中之至少一個： A. 在低於45℃溫度下之搖變增黏特徵以及固體濃度在20至70 wt%範圍內，該wt%係以該懸浮液中之總固體計； B. 以所有二氧化矽粒子之總重量計至少90 wt%的該等二氧化矽粒子具有在1 nm至＜10 µm範圍內之粒度； C. 作為4 wt%懸浮液，該懸浮液具有在3至8範圍內之pH值，其中該wt%係以該懸浮液之固體含量計； D. 氯含量小於500 ppm； E. 鋁含量小於200 ppb； F. 不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量小於5 ppm； 其中該ppm及ppb係以二氧化矽粒子之總數量計。
|11| 如以上實施例中之一個中的方法，其中該第一個多級過濾裝置之工作壽命係至少250公升，該等公升數係基於前驅體懸浮液過濾裝置之過濾體積。
|12| 如以上實施例中之一個中的方法，其中在該第一個多級過濾裝置之下游採用至少一個其他過濾裝置。
|13| 一種可藉由如以上實施例中之一個中的方法獲得的二氧化矽懸浮液。
|14| 一種用於製造二氧化矽顆粒之方法，其中如實施例|13|中之二氧化矽懸浮液或可如實施例|1|至|12|中之一個中的方法獲得的二氧化矽懸浮液經加工以得到二氧化矽顆粒，其中該二氧化矽顆粒之粒徑大於該二氧化矽懸浮液中存在之二氧化矽粒子的粒徑。
|15| 如實施例|14|中之方法，其中該加工形成含有細粒之二氧化矽顆粒，其中該等細粒具有球形形態。
|16| 如實施例|14|或|15|中之方法，其中該加工係噴霧造粒。
|17| 如實施例|14|至|16|中之一個中的方法，其中噴霧乾燥之特徵在於以下特徵中之至少一個： a] 在噴霧塔中噴霧造粒； b] 該二氧化矽懸浮液在噴嘴處之壓力不超過40巴，例如在1.3至20巴、1.5至18巴、或2至15巴、或4至13巴範圍內，或尤佳在5至12巴範圍內，其中該壓力係以絕對壓力陳述(相對於p=0 hPa)； c] 進入該噴霧塔之微滴的溫度係在10至50℃範圍內、較佳在15至30℃範圍內、尤佳在18至25℃範圍內； d] 在該噴嘴面向該噴霧塔之側的溫度在100至450℃範圍內，例如在250至440℃範圍內，尤佳為320至430℃； e] 穿過該噴嘴的該二氧化矽懸浮液在0.05至1 m3 /h範圍內，例如在0.1至0.7 m3 /h或0.2至0.5 m3 /h範圍內，尤佳在0.25至0.4 m3 /h範圍內； f] 該二氧化矽之固體含量係至少40 wt%，例如在50至80 wt%範圍內，或在55至75 wt%範圍內，尤佳在60至70 wt%範圍內，在每種情況下以該二氧化矽懸浮液之總重量計； g] 進入該噴霧塔中之氣體流量在10至100 kg/min範圍內，例如在20至80 kg/min或30至70 kg/min範圍內，尤佳在40至60 kg/min範圍內； h] 進入該噴霧塔中之氣體的溫度在100至450℃範圍內，例如在250至440℃範圍內，尤佳在320至430℃範圍內； i] 離開該噴霧塔之氣體係低於170℃之溫度； j] 該氣體係選自由以下組成之群：空氣、氮氣及氦氣或其中兩種或多於兩種之組合；較佳地為空氣； k] 當自該噴霧塔獲取時，以在每種情況下該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計，該顆粒具有小於5 wt%，例如小於3 wt%或小於1 wt%、或在0.01至0.5 wt%範圍內，尤佳在0.1至0.3 wt%範圍內之殘餘水分； l] 以在該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計至少50 wt%完成在1至100秒範圍內，例如在10至80秒時間內，尤佳在25至70秒時間內的飛行時間； m] 以在該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計至少50 wt%的噴霧顆粒飛行超過20 m，例如超過30 m、或超過50 m、或超過70 m、或超過100 m、或超過150 m、或超過200 m，或在20至200 m、或10至150 m、或20至100 m範圍內，尤佳在30至80 m範圍內； n] 該噴霧塔具有圓柱形幾何形狀； o] 該噴霧塔超過10 m高，例如超過15 m、或超過20 m、或超過25 m、或超過30 m、或在10至25 m範圍內，尤佳在15至20 m範圍內； p] 在自該噴霧塔移出該顆粒之前，濾出尺寸小於90 µm之粒子； q] 在自該噴霧塔移出該顆粒之後，較佳在振動式滑槽上濾出尺寸大於500 µm之粒子； r] 該二氧化矽懸浮液微滴以與豎直方向呈30至60°角度，尤佳以與豎直方向呈45°角度自該噴嘴出現。
|18| 如實施例|14|至|17|中之一個中的方法，其中該二氧化矽顆粒具有以下特徵中之至少一個： A) 靜止角在23至26°範圍內； B) BET表面積在20至50 m2 /g範圍內； C) 容積密度在0.5至1.2 g/cm3 範圍內； D) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在50至500 µm範圍內之平均粒度； E) 碳含量小於50 ppm； F) 氯含量小於500 ppm； G) 鋁含量小於200 ppb； H) 不同於Si、O、H、C之原子的含量小於5 ppm； I) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在0.7至1.3 g/cm3 範圍內之裝填密度； J) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在0.1至2.5 mL/g範圍內之孔隙體積； K) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在50至150 µm範圍內之粒度分佈D10 ； L) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在150至300 µm範圍內之粒度分佈D50 ； M) 該等二氧化矽顆粒粒子具有在250至620 µm範圍內之粒度分佈D90 ； 其中該ppm及ppb在每種情況下均以該二氧化矽顆粒之總重量計。
|19| 一種用於製造石英玻璃體之方法，其至少包含以下方法步驟： i.) 提供可藉由如實施例|14|至|18|中之一個中之方法獲得的二氧化矽顆粒； ii.) 由該二氧化矽顆粒形成玻璃熔體；以及 iii.) 由該玻璃熔體之至少一部分形成石英玻璃體。
|20| 一種可藉由如實施例|19|中之方法獲得的石英玻璃體。
|21| 如實施例|20|中之石英玻璃體，其具有以下特徵中之至少一個： A] 氯含量小於500 ppm； B] 鋁含量小於200 ppb； C] 不同於Si、O、H、C之原子的含量小於5 ppm； D] 黏度(p=1013 hPa)在log10 (ƞ (1250℃)/dPas) = 11.4至log10 (ƞ (1250℃)/dPas) = 12.9、或log10 (ƞ (1300℃)/dPas) = 11.1至log10 (ƞ (1300℃)/dPas) = 12.2、或log10 (ƞ (1350℃)/dPas) = 10.5至log10 (ƞ (1350℃)/dPas) = 11.5範圍內； E] 折射率均質性小於10-4 ； F] 圓柱形形式； G] 鎢含量小於5 ppm； H] 鉬含量小於5 ppm； 其中該ppb及ppm在每種情況下均以該石英玻璃體之總重量計。
|22| 一種用於製造光導之方法，其包含以下步驟： A/ 提供如實施例|20|或|21|中之石英玻璃體或可藉由如實施例|19|中之方法獲得的石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以獲得具有至少一個開口之中空體； B/ 經由至少一個開口將一或多個心軸插入至來自步驟A/之該中空體中以獲得前驅體； C/ 在加熱下拉伸該前驅體以獲得具有一或多個核心及夾套M1之光導。
|23| 一種可藉由如實施例|22|中之方法獲得的光導。
|24| 一種用於製造光導之方法，其包含以下步驟： (i) 提供如實施例|20|或|21|中之一個中的石英玻璃體，或可藉由如實施例|19|中之方法獲得的石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以得到具有至少一個開口之中空體； (ii) 視具體情況，用電極適配該中空體； (iii) 用氣體填充來自步驟(i)之該中空體。
|25| 一種可藉由如實施例|24|中之方法獲得的光導。
|26| 一種用於製造成型體之方法，其包含以下步驟： (1) 提供如實施例|20|或|21|中之一個中的石英玻璃體或可藉由如實施例|19|中之方法獲得的石英玻璃體；以及 (2) 使該石英玻璃體成型以獲得成型體。
|27| 一種可藉由如實施例|26|中之方法獲得的成型體。
|28| 一種用於在基板上製造塗層之方法，其包含以下步驟： |A| 提供藉由如實施例|1|至|12|中之方法製造之二氧化矽懸浮液及基板； |B| 將該二氧化矽懸浮液之塗層沈積於該基板上。 總則
在本說明書中，所述範圍亦包括作為限值陳述之值。因此，關於變量a之類型『在x至y之範圍內』的語句意思指，A可採用值x、y以及在x與y之間的值。關於變量A的類型『至多y』之單側限定之範圍因此指值y且小於y。
滿足上述目標中之至少一個的提案至少部分地由獨立技術方案作出。附屬技術方案提供有助於至少部分滿足至少一個目標之較佳實施例。
本發明之第一目標係一種製造二氧化矽懸浮液之方法，其包含以下方法步驟： (i) 提供二氧化矽粉末； (ii) 提供液體； (iii) 將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液； (iv) 用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液； (v) 使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置， 其中該第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級， 其中每個過濾層級包含至少一個過濾器， 其中該第二過濾層級佈置於該第一過濾層級之下游且該第三過濾層級佈置於該第二過濾層級之下游， 其中該第一過濾層級具有5 µm或更高之過濾精細度， 其中該第二過濾層級具有在0.5至5 µm範圍內之過濾精細度， 其中該第三過濾層級具有1 µm或更低之過濾精細度，且 其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高之分離率， 其中該分離率基於在每種情況下陳述之過濾器，根據ISO 16889陳述，且 其中該過濾精細度指示該過濾器所保留之最小粒度。
二氧化矽粉末 在本發明中，原則上可自天然存在或以合成方式製造之二氧化矽提取二氧化矽粉末。較佳地，使用合成二氧化矽粉末。尤佳地，使用熱解製造的二氧化矽粉末。
二氧化矽粉末可為具有至少兩個粒子之任何二氧化矽粉末。製造方法可為專家看來常用且適於本發明目的之任何方法。
根據本發明之一個實施例，二氧化矽粉末係在製造石英玻璃時，特別是在製造所謂的煙灰體時作為副產物製造。來自此類來源之二氧化矽通常亦稱為『煙灰粉塵』。
較佳之二氧化矽粉末來源係自煙灰體，藉由應用火焰水解爐頭合成製備而獲得的二氧化矽粒子。在煙灰體製備中，具有汽缸夾套表面之旋轉運載管沿著一列爐頭往返移動。可向火焰水解爐頭饋入氧氣及氫氣作為爐氣以及用於製造二氧化矽原始粒子之原材料。二氧化矽原始粒子較佳具有至多100 nm之一次粒度。藉由火焰水解製造之二氧化矽原始粒子凝集或聚結以形成粒度為約9 μm (DIN ISO 13320:2009-1)之二氧化矽粒子。在二氧化矽粒子中，二氧化矽原始粒子可藉由掃描電子顯微術，根據其形式來鑑別且可量測一次粒度。一部分二氧化矽粒子沈積於運載管的圍繞其縱軸旋轉之汽缸夾套表面上。以此方式，逐層建立煙灰體。另一部分二氧化矽粒子未沈積於運載管之汽缸夾套表面上，而是其以粉塵形式積累，例如積累於過濾系統中。此另一部分二氧化矽粒子構成二氧化矽粉末，通常亦稱為「煙灰粉塵」。一般而言，在煙灰體製備之情形下，以二氧化矽粒子之總重量計，沈積於運載管上的該部分之二氧化矽粒子大於以煙灰粉塵形式積累的該部分之二氧化矽粒子。
目前，煙灰粉塵一般以繁重且昂貴的方式作為廢棄物處置，或無附加價值地用作例如道路建築中之填料材料、用作染料行業中之添加劑、用作瓷磚行業之原材料及用於製備用於建築地基復原之六氟矽酸。在本發明之情況下，其為適合原材料且可經加工以獲得高品質產品。
藉由火焰水解製備之二氧化矽通常稱為熱解二氧化矽。熱解二氧化矽通常可以非晶二氧化矽原始粒子或二氧化矽粒子形式獲得。
根據一個較佳實施例，二氧化矽粉末可藉由自氣體混合物火焰水解而製備。在此情況下，二氧化矽粒子亦在火焰水解中產生且在聚結物或凝集物形成之前取走。此處，先前稱為煙灰粉塵之二氧化矽粉末係主要產物。
適用於產生二氧化矽粉末之原材料較佳為矽氧烷、矽醇鹽及無機矽化合物。矽氧烷意謂線性及環狀聚烷基矽氧烷。較佳地，聚烷基矽氧烷具有通式： Sip Op R2p ， 其中p係至少2、較佳2至10、尤佳3至5之整數，且 R係具有1至8個C原子、較佳具有1至4個C原子之烷基，尤佳為甲基。
尤佳為選自由以下組成之群之矽氧烷：六甲基二矽氧烷、六甲基環三矽氧烷(D3)、八甲基環四矽氧烷(D4)及十甲基環五矽氧烷(D5)，或其中兩種或多於兩種之組合。若矽氧烷包含D3、D4及D5，則D4較佳為主要組分。主要組分之存在量較佳為至少70 wt%，較佳為至少80 wt%，例如為至少90 wt%或至少94 wt%，尤佳為至少98 wt%，在每種情況下均以二氧化矽粉末之總量計。較佳之矽醇鹽係四甲氧基矽烷及甲基三甲氧基矽烷。作為二氧化矽粉末之原材料的較佳無機矽化合物係矽鹵化物、矽酸鹽、碳化矽及氮化矽。作為二氧化矽粉末之原材料的尤佳無機矽化合物係四氯化矽及三氯矽烷。
根據一個較佳實施例，二氧化矽粉末可自選自由以下組成之群之化合物製備：矽氧烷、矽醇鹽及矽鹵化物。
較佳地，二氧化矽粉末可自選自由以下組成之群之化合物製備：六甲基二矽氧烷、六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷及十甲基環五矽氧烷、四甲氧基矽烷及甲基三甲氧基矽烷、四氯化矽及三氯矽烷，或其中兩種或多於兩種之組合，例如自四氯化矽及八甲基環四矽氧烷製造，尤佳自八甲基環四矽氧烷製造。
為了藉由火焰水解自四氯化矽製造二氧化矽，各種參數均很重要。在火焰水解中，適合氣體混合物之較佳組成包含在25至40體積%範圍內之氧氣含量。氫氣含量可在45至60體積%範圍內。四氯化矽之含量較佳為5至30體積%，所有前述體積%均以氣體流之總體積計。更佳為上文所提及之體積比例的氧氣、氫氣及SiCl4 之組合。火焰水解中之火焰較佳具有在1500至2500℃範圍內、例如在1600至2400℃範圍內、尤佳在1700至2300℃範圍內之溫度。較佳地，火焰水解中產生之二氧化矽原始粒子在聚結物或凝集物形成之前以二氧化矽粉末形式取走。
二氧化矽粉末可具有以下特徵中之至少一個，例如至少兩個、或至少三個、或至少四個，較佳地至少五個： i. BET表面積在小於35 m2 /g範圍內，例如25至35 m2 /g、或25至30 m2 /g，及 ii. 容積密度為0.01至0.3 g/cm3 、例如在0.02至0.2 g/cm3 範圍內、較佳在0.03至0.15 g/cm3 範圍內、更佳在0.1至0.2 g/cm3 範圍內或在0.05至0.1 g/cm3 範圍內。 iii. 碳含量小於100 ppm，例如小於50 ppm或小於30 ppm，尤佳在1 ppb至20 ppm範圍內； iv. 氯含量小於500 ppm，例如小於300 ppm或小於150 ppm，尤佳在1 ppb至80 ppm範圍內； v. 鋁含量小於200 ppb，例如在1至100 ppb範圍內，尤佳在1至80 ppb範圍內； vi. 不同於Si、O、H、C、Cl之原子的總含量小於5 ppm，例如小於2 ppm，尤佳在1 ppb至1 ppm範圍內； vii. 至少70 wt%之粉末粒子具有在10至100 nm範圍內，例如在15至小於100 nm範圍內，尤佳在20至小於100 nm範圍內之一次粒度； viii. 裝填密度在0.001至0.3 g/cm3 範圍內、例如在0.002至0.2 g/cm3 或0.005至0.1 g/cm3 範圍內、較佳在0.01至0.06 g/cm3 範圍內且較佳在0.1至0.2 g/cm3 範圍內或在0.15至0.2 g/cm3 範圍內； ix. 殘餘水分含量小於5 wt%，例如在0.25至3 wt%範圍內，尤佳在0.5至2 wt%範圍內； 其中該wt%、ppm及ppb各自係以該二氧化矽粉末之總重量計。
二氧化矽粉末含有二氧化矽。較佳地，該二氧化矽粉末含有超過95 wt%，例如超過98 wt%、或超過99 wt%、或超過99.9 wt%之比例的二氧化矽，在每種情況下均以二氧化矽粉末之總重量計。尤佳地，二氧化矽粉末以二氧化矽粉末之總重量計含有超過99.99 wt%比例之二氧化矽。
二氧化矽粉末較佳地具有小於5 ppm，例如小於2 ppm，尤佳小於1 ppm的不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量，在每種情況下均以二氧化矽粉末之總重量計，不過，該二氧化矽粉末通常具有至少1 ppb之量的不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量。該等不同於Si、O、H、C、Cl之原子可例如以元素形式、離子形式、或作為分子或離子或錯合物之一部分存在。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少70%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。一次粒度係根據ISO 13320:2009-10，藉由動態光散射法量測。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少75%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少80%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少85%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少90%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。
較佳地，以粉末粒子之數量計，二氧化矽粉末中至少95%之粉末粒子具有小於100 nm，例如在10至100 nm或15至100 nm範圍內，且尤佳在20至100 nm範圍內之一次粒度。
較佳地，該二氧化矽粉末具有在20至35 m2 /g範圍內，例如在25至35 m2 /g範圍內、或在25至30 m2 /g範圍內之比表面積(BET表面積)。BET表面積係根據布厄特(Brunauer, Emmet and Teller，BET)方法，藉助於DIN 66132測定，其係基於待量測表面處之氣體吸收。
較佳地，二氧化矽粉末具有小於7，例如在3至6.5或3.5至6或4至5.5範圍內，尤佳在4.5至5範圍內之pH值。pH值可藉助於單桿量測電極(4%二氧化矽粉末於水中)測定。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./c.或a./b./f.或a./b./g.，更佳具有特徵組合a./b./c./f.或a./b./c./g.或a./b./f./g.，尤佳具有特徵組合a./b./c./f./g.。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./c.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，且碳含量小於40 ppm。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./f.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，且不同於鋁之金屬的總含量在1 ppb至1 ppm範圍內。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./g.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內且至少70 wt%之粉末粒子具有在20至小於100 nm範圍內之一次粒度。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./c./f.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，碳含量小於40 ppm且不同於鋁之金屬的總含量在1 ppb至1 ppm範圍內。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./c./g.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，碳含量小於40 ppm且至少70 wt%之粉末粒子具有在20至小於100 nm範圍內之一次粒度。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./f./g.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，不同於鋁之金屬的總含量在1 ppb至1 ppm範圍內且至少70 wt%之粉末粒子具有在20至小於100 nm範圍內之一次粒度。
二氧化矽粉末較佳具有特徵組合a./b./c./f./g.，其中BET表面積在20至35 m2 /g範圍內，容積密度在0.05至0.3 g/mL範圍內，碳含量小於40 ppm，不同於鋁之金屬的總含量在1 ppb至1 ppm範圍內且至少70 wt%之粉末粒子具有在20至小於100 nm範圍內之一次粒度。
第一目標之步驟(i)-(v)理解為： (i) 提供二氧化矽粉末； (ii) 提供液體； (iii) 將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液； (iv) 用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液； (v) 使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置， 其中該第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級， 其中每個過濾層級具有至少一個過濾器， 其中該第二過濾層級係在該第一過濾層級之下游且該第三過濾層級係在該第二過濾層級之下游， 其中該第一過濾層級具有5 µm或更高之過濾精細度， 其中該第二過濾層級具有在0.5至5 µm範圍內之過濾精細度， 其中該第三過濾層級具有1 µm或更低之過濾精細度，且 其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高之分離率， 其中該分離率在每種情況下基於該過濾器，根據ISO 16889陳述，且 其中該過濾精細度指示該過濾器所保留之最小粒度。
在稱為該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級之過濾層級之間可設置另外的過濾層級。
出於本發明之目的，液體意謂在1013 hPa壓力及20℃溫度下為液體的物質或物質混合物。
出於本發明之目的，『漿液』意思指至少兩種物質之混合物，其中考慮到本發明情況，該混合物具有至少一種液體及至少一種固體。漿液及前驅體懸浮液係在該方法期間形成。該前驅體懸浮液亦為漿液，但其如在步驟(iv)中所述用超音波處理。在以下未明確地提及『漿液』或『前驅體懸浮液』，亦即，提及『漿液』情況下，一般而言，本說明書原則上可應用漿液、或前驅體懸浮液、或漿液及前驅體懸浮液兩者。此可基於以下原因來證明：當處理該漿液以獲得該前驅體懸浮液時，並非所有下述特徵皆可因該處理而改變，或當一種特徵可能改變時，該特徵仍在大體上描述之特徵範圍內。
適合液體係熟練人員已知且看來適用於本申請案之所有材料及材料混合物。較佳地，液體係選自由有機液體及水組成之群。較佳地，二氧化矽粉末於液體中之溶解度小於0.5 g/L、較佳小於0.25 g/L、尤佳小於0.1 g/L，該g/L各自以公克二氧化矽粉末/公升液體給出。
較佳之適合液體係極性溶劑。其可為有機液體或水。較佳地，液體係選自由以下組成之群：水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第三丁醇及其中多於一種之混合物。尤佳地，液體係水。尤佳地，液體包含蒸餾水或去離子水，例如亦為「超純」水。此類水具有＜0.2 µS/cm之電導率。
較佳地，二氧化矽粉末經加工以獲得漿液。二氧化矽粉末在室溫下幾乎不可溶於液體中，但可以高重量比例引入至液體中以獲得漿液。
二氧化矽粉末與液體可以任何方式混合。舉例而言，可將二氧化矽粉末添加至液體中，或可將液體添加至二氧化矽粉末中。混合物可在添加期間或在添加之後進行攪動。尤佳地，混合物係在添加期間及之後進行攪動。攪動之實例為震盪及攪拌或兩者之組合。較佳地，二氧化矽粉末可在攪拌下添加至該液體中。此外，較佳地，一部分二氧化矽粉末可添加至液體中，其中由此獲得之混合物經攪動，且混合物隨後與剩餘部分之二氧化矽粉末混合。同樣，一部分液體可添加至二氧化矽粉末中，其中由此獲得之混合物經攪動，且混合物隨後與剩餘部分之液體混合。
藉由混合二氧化矽粉末與液體，獲得漿液。較佳地，漿液係二氧化矽粉末均勻地分佈於液體中之懸浮液。「均勻」意謂，漿液在各位置處之密度及組成與平均密度及平均組成偏差不超過10%，在每種情況下均以漿液之總量計。二氧化矽粉末於液體中之均勻分佈可藉由如上文所提及之攪動而製備或獲得或製備並獲得。
較佳地，漿液具有在1000至2000 g/L範圍內，例如在1200至1900 g/L或1300至1800 g/L範圍內，尤佳在1400至1700 g/L範圍內之每公升重量。每公升重量係藉由稱量體積校準之容器來量測。
根據一個較佳實施例，以下特徵中之至少一個，例如至少兩個、或至少三個、或至少四個、尤佳至少五個適用於漿液： a.) 該漿液具有至少20 wt%、例如在20至70 wt%範圍內、或在30至50 wt%範圍內、或在55至75 wt%範圍內、尤其在60至70 wt%範圍內之固體含量，在每種情況下均以該漿液之總重量計； b.) 該漿液具有在3或更大至例如超過4之範圍內的pH值，或在4.5至8或4.5至7範圍內之pH值，其中該pH值係基於4 wt%漿液測定； c.) 在4 wt%漿液中，根據ISO 13320-1，至少90%之二氧化矽粒子具有在1 nm至＜10 µm範圍內，例如在200至300 nm範圍內之粒度； d.) 不同於Si、O、H、C及/或Cl之原子的含量為5 ppm或更低； e.) 該漿液具有搖變增黏性； f.) 漿液與塑膠表面接觸地輸送； g.) 該漿液經撇渣； h.) 該漿液具有超過0℃，較佳地在5至35℃範圍內之溫度； i.) 根據DIN 53019-1(5 rpm，30 wt%)，該漿液具有在500至2000 mPas範圍內、例如在600至1700 mPas範圍內、尤佳在650至1350 mPas範圍內之黏度；
根據另一個實施例，以上特徵a.) - j.)中之至少一個，例如至少兩個、或至少三個、或至少四個亦適用於前驅體懸浮液。
在4 wt%水性漿液中，二氧化矽粒子較佳地具有在50至250 nm範圍內，尤佳在100至150 nm範圍內之粒度D10 。在4 wt%水性漿液中，二氧化矽粒子較佳地具有在100至400 nm範圍內，尤佳在200至250 nm範圍內之粒度D50 。在4 wt%水溶液中，二氧化矽粒子較佳地具有在200至600 nm範圍內，尤佳在350至400 nm範圍內之粒度D90 。粒度係根據DIN ISO 13320-1測定。關於粒度D10 、D50 或D90 或其中兩種或多於兩種之組合的語句亦可適用於前驅體懸浮液。
粒度意謂由二氧化矽粉末中、漿液中、前驅體懸浮液中或二氧化矽顆粒中存在之原始粒子熔合在一起的粒子之尺寸。平均粒度意謂所述物質之所有粒度的算術平均值。D50 值指示，以總粒子計數計，50%之粒子小於所述值。D10 值指示，以總粒子計數計，10%之粒子小於所述值。D90 值指示，以總粒子計數計，90%之粒子小於所述值。粒度係根據ISO 13322-2:2006-11，藉由動態圖像分析測定。
『等電點』意謂使ζ電位呈現零值之pH值。ζ電位係根據ISO 13099-2:2012測定。
該漿液之pH值較佳地設定為在上述範圍內之值。可較佳地將諸如NaOH或NH3 之類物質添加至水性漿液中，以例如設定pH值，同時頻繁地攪動漿液。關於漿液pH值之語句亦可適用於前驅體懸浮液之pH值。
在以下步驟(iv)中，用超音波處理漿液以得到前驅體懸浮液。對於用超音波處理，原則上可選擇專家已知且看來適合於本申請案的任何方法及任何超音波源。
在本文中，超音波係峰值頻率在20至100 kHz範圍內之音波。其可為單頻率或頻寬音波。在後一種情況下，該處理中使用的至少60%之超音波頻率在峰值頻率±10 Hz所涵蓋的範圍內。
在另一個實施例中，漿液用超音波處理至少10秒，例如至少20秒、或至少40秒、或至少60、120、180或240秒。
在另一個實施例中，漿液用超音波處理至多1000秒，例如至多500秒、或至多200秒、或至多100、50或20秒。
在另一個實施例中，漿液用超音波處理在10至1800秒範圍內，例如在30至1000秒範圍內、或在30至600秒範圍內、或在40至300秒範圍內之時間。
超音波所使用之功率密度係藉由用超音波源所耗費之電功率除以漿液之體積來獲得。在另一個實施例中，所用超音波源係超音波發生器、或帶攪拌器之球磨機、或兩者的組合。
在另一個實施例中，在超音波處理期間漿液之溫度在5至45℃範圍內，例如在10與40℃之間、或在15與40℃之間。
在另一個實施例中，經由超音波作用於該漿液之功率密度小於600 W/l，例如小於450 W/l，或為約300 W/l，該功率密度係基於該漿液之體積。功率密度通常不小於100 W/l。
在另一個實施例中，經由超音波作用之功率密度在400至500 W/l範圍內且處理時間在10至90秒範圍內。
在另一個實施例中，經由超音波作用之功率密度在300至400 W/l範圍內且處理時間在90至250秒範圍內。
在以下步驟(v)中，使前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置，二氧化矽懸浮液係在該前驅體懸浮液穿過該多級過濾裝置之後作為濾液獲得。該第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級。該第一個多級過濾裝置可具有另外的過濾層級，諸如視具體情況，具有第四及第五過濾層級，且視具體情況，具有第六過濾層級。在多級過濾裝置內之過濾層級係以特定次序佈置。該等過濾層級係沿下游按次序編號。此意謂，前驅體懸浮液先流動穿過第一過濾層級、其下游之第二過濾層級，以此類推。亦可設想多個過濾器平行地佈置，在此情況下，不同體積之懸浮液在大致相同的時間流過平行佈置之過濾器。在過濾層級內平行佈置多個過濾器可增加過濾層級工作壽命或穿過該過濾層級之通過量或兩者。亦可在以上所提及的第一過濾層級與第二過濾層級之間、或在此處未進一步描述的第二過濾層級與第三過濾層級之間設置另外的過濾層級。亦可在此處未進一步描述的第二過濾層級與第三過濾層級之間設置彼此獨立的一或多個另外的過濾層級。
該等過濾層級各自含有至少一個過濾器。在一個過濾層級內，可設置單一過濾器。亦可設置多個過濾器。此等過濾器通常平行佈置，在此情況下，該多個過濾器通常係具有相同特徵之過濾器。亦可如所述平行佈置多個過濾器以在該過濾層級內分配流量。此舉通常增加過濾層級之工作壽命或穿過該過濾層級之通過量或兩者。
第一過濾層級具有5 µm或更高、例如5 µm至15 µm，或比如約10 µm或約15 µm之過濾精細度。
第二過濾層級具有在0.5至5 µm範圍內，例如在0.5至2 µm範圍內，或約1 µm、或約2 µm之過濾精細度。
第三過濾層級具有1 µm或更低，例如1 µm或0.5 µm之過濾精細度。
選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高，例如99.8%或99.9%之分離率。
過濾精細度意謂過濾器以一定有效性可濾出的最小粒度。過濾精細度在下文中又稱為x。
分離率εx (又稱為過濾率)在所陳述之所有情況下均根據ISO 16889:2008陳述。根據此標準，βx 值係以Nx 與Nh 之比率獲得，其中Nx =在過濾器上游之粒子的數量，Nh =在過濾器下游之粒子的數量且x係過濾精細度。過濾精細度係在測定分離率時之粒度，以µm為單位。分離率，又稱為εx ，則為(βx -1)/βx 。
舉例而言，對於在過濾器上游每單位體積具有10 µm或更高粒度之400個粒子的懸浮液，若分離率ε10 =75%，則此懸浮液在過濾器下游每單位體積具有10 µm或更高粒度之100個粒子的計數。在本實例中，自懸浮液獲取的粒子中有75%具有10 µm或更高之粒度。
根據個別過濾器之分離率及過濾精細度的定義，相應細節可用於含有一或多個個別過濾器之過濾層級。上述範圍及較佳實施例均適用。
第一個過濾裝置之特徵可在於以下至少一個或多個或全部特徵： (a) 第一過濾層級具有90%或更低，例如85%、80%或75%、或80至99.9%、或80至95%之分離率； (b) 第一過濾層級具有在5 µm或更高、5至25 µm、或5至15 µm範圍內，例如10 µm或5 µm之過濾精細度； (c) 第二過濾層級具有80%或更高，例如95%或更高，例如98%、99%、99.9%或99.99%，或在80至99.9%或80至95%範圍內之分離率； (d) 第二過濾層級具有在0.5 µm或更高，例如5至10 µm、或0.5至2 µm範圍內，例如0.5 µm、1.0 µm、1.5 µm或2.0 µm之過濾精細度； (e) 第三過濾層級具有80%或更高，例如99.5%或更高，例如99.9%或99.99%、或在80至99.9%範圍內、或在95至99.9%範圍內之分離率； (f) 第三過濾層級具有在0.5 µm或更高範圍內，例如在0.5至10 µm、或0.5至3 µm、或0.5至1 µm範圍內之過濾精細度； 或特徵(a)至(e)中兩個或多於兩個之組合，其中舉例陳述之值的每個組合尤佳。在一個實施例中，所有特徵(a)至(f)之組合係有利的，例如下表1中之實例F1.3。
在一個較佳實施例中，第一過濾層級具有5 µm或更高，例如在5 µm至25 µm範圍內之過濾精細度，及在80%至99.9%範圍內，較佳地在80%至95%範圍內之分離率。
在另一個實施例中，第二過濾層級具有0.5 µm或更高，例如在0.5 µm至10 µm範圍內之過濾精細度，及在80%至99.9%範圍內，較佳地在95%至99.9%範圍內之分離率。
在另一個實施例中，第三過濾層級具有0.5 µm或更高，例如在0.5 µm至10 µm範圍內之過濾精細度，及在80%至99.9%範圍內，較佳地在95%至99.9%範圍內之分離率。
根據其他實例，第一個過濾裝置之特徵可在於以下特徵組合：表 1
特徵//實例 (a) 以%表示 (b) 以µm表示 (c) 以%表示 (d) 以µm表示 (e) 以%表示 (f) 以µm表示
F1.1 90 5 95 0.5 95 0.5
F1.2 85 10 99 1.0 99.9 0.5
F1.3 80 10 99.9 0.5 80 0.5
F1.4 80 10 99.9 1.0 99.9 0.5
在另一個實施例中，第一個多級過濾裝置包含至少一個深層過濾器。在本文中，深層過濾器意謂將待分離之粒子保留在過濾器內的一個區段中，使得當操作該過濾器時通常不形成濾餅的過濾器。利用區域過濾器或表面過濾器，另一方面，待分離之粒子在表面過濾器之邊界表面處分離，使得當過濾器操作時，濾餅積累。第一個多級過濾器可進一步含有多個深層過濾器。第一個多級過濾裝置中使用的所有過濾器亦可為深層過濾器。
在另一個實施例中，在第一個多級過濾裝置之下游採用至少一個其他過濾裝置，較佳地採用至少一個其他多級過濾裝置。亦可設置兩個、三個、四個、五個且至多10個或更多個多級過濾裝置，沿下游依序佈置。
在另一個實施例中，第二個多級過濾裝置至少具備深層過濾器。
在另一個實施例中，第一個過濾裝置之第二過濾層級包含分離率為90%或更低的至少第一過濾器及分離率為95%或更高的至少一個其他過濾器。
在另一個實施例中，第一個多級過濾器之工作壽命係至少100公升，例如150公升或更高、或250公升或更高、500公升、或800公升及更高、或1000公升及更高，公升數係基於在每種情況下該第一個多級過濾裝置過濾之前驅體懸浮液的體積。
在另一個實施例中，第二個視情況選用之多級過濾裝置的工作壽命係至少100公升，例如150公升或更高、或250公升或更高、或500公升，公升數係基於在每種情況下由該第二個多級過濾裝置過濾之前驅體懸浮液的體積。
關於過濾裝置，工作壽命意謂在過濾裝置阻塞之前可穿過該過濾裝置的懸浮液之體積。堵塞可藉由在泵功率保持不變情況下，過濾器上游之壓力升高至新過濾器之至少1.5倍來識別。若過濾器阻塞，則必須暫停工作並清潔或更換堵塞的一或多個過濾器。
在另一個實施例中，該漿液具有小於5 wt%、小於2 wt%，例如0 wt%(無)添加劑，特別是用於穩定化之添加劑，wt%係以該漿液之總重量計。通常，該漿液具有至少0.1 wt%，例如在0.1至5 wt%範圍內之添加劑，wt%係以該漿液之總重量計。在過濾過程中，添加劑含量變化極小或根本無變化。因此，可藉由該方法獲得的前驅體懸浮液及二氧化矽懸浮液具有關於該漿液所陳述的用於穩定化之添加劑含量。
根據另一個實施例，可藉由該方法獲得的二氧化矽懸浮液具有以下特徵中之至少一個，例如至少兩個、或至少三個、或至少四個，尤佳至少五個： A. 該二氧化矽懸浮液在所陳述之測試條件下具有搖變增黏性； B. 在4 wt%漿液中，根據DIN ISO 13320-1，二氧化矽懸浮液中至少90%之二氧化矽粒子具有在1 nm至＜10 µm範圍內，例如在200至300 nm範圍內之粒度； C. 該二氧化矽懸浮液具有在3或更高之範圍內，例如超過4之pH值或在4.5至8或4.5至7範圍內之pH值，其中該pH值係由4 wt%漿液測定； D. 該二氧化矽懸浮液之固體含量中的氯含量為500 ppm或更低、350 ppm或更低、或200 ppm或更低，該ppm係以二氧化矽懸浮液中固體之總數量計。 E. 鋁含量小於200 ppb，例如在1至100 ppb範圍內，尤佳在1至80 ppb範圍內，該ppm係以該二氧化矽懸浮液中固體之總數量計； F. 含有5 ppm或更低的不同於Si、O、H、C、Cl之原子； G. 該二氧化矽懸浮液具有至少20 wt%，例如在20至70 wt%範圍內、或在30至50 wt%範圍內、或在55至75 wt%範圍內，尤佳在60至70 wt%範圍內之固體含量，在每種情況下均以該漿液之總重量計； H. 該二氧化矽懸浮液具有超過0℃，較佳地在5至35℃範圍內之溫度； I. 根據DIN 53019-1 (5 rpm，30 wt%)，該二氧化矽懸浮液具有在500至2000 mPas範圍內，例如在600至1700 mPas範圍內，尤佳在650至1350 mPas範圍內之黏度。
本發明之第二目標係一種可藉由如第一目標中之方法獲得的二氧化矽懸浮液。亦可考慮結合此描述之實施例。
本發明之第三目標係一種用於製造二氧化矽顆粒之方法，其中該二氧化矽懸浮液係根據該第二目標製造或藉由根據該第一目標之方法，詳言之，藉由進行方法步驟(i)至(v)製造的二氧化矽懸浮液以得到二氧化矽顆粒。
該二氧化矽顆粒之粒徑大於二氧化矽懸浮液中存在的二氧化矽粒子之粒徑。在結合第一及第二目標描述之實施例中，關於二氧化矽懸浮液之製造及特徵為第三目標之實施例。
為製造二氧化矽顆粒，專家已知之所有方法在原則上均適合，經由該等方法，粒徑之增加得以實現。
二氧化矽顆粒之粒徑大於二氧化矽粉末之粒徑且亦大於上述二氧化矽懸浮液中所含二氧化矽粒子之粒徑。
二氧化矽顆粒之粒徑大於二氧化矽粉末之粒徑。二氧化矽顆粒之粒徑較佳地在比二氧化矽粉末粒徑大500至50,000倍，例如大1,000至10,000倍、尤佳大2,000至8,000倍之範圍內。
步驟i.)中製造的至少90%、例如至少95 wt%或至少98 wt%、尤佳至少99 wt%或更高百分比之二氧化矽顆粒較佳地由熱解製造之二氧化矽粉末製成，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計。
較佳地，當加工時，形成具有細粒之二氧化矽顆粒，其中該等細粒具有球形形態；更佳地，該加工包含噴霧造粒或滾軋造粒。
粉末意謂一次粒度在1至小於100 nm範圍內的乾燥固體之粒子。
二氧化矽顆粒可藉由對二氧化矽粉末造粒而獲得。一般情況下，二氧化矽顆粒具有3 m2 /g或更高之BET表面積及小於1.5 g/cm3 之密度。造粒意謂將粉末粒子轉變成細粒。藉由造粒，多個二氧化矽粒子之凝塊凝集在一起，亦即，稱為『二氧化矽細粒』之較大聚結物。其通常亦稱為『二氧化矽顆粒粒子』或『顆粒粒子』。細粒整體形成顆粒，例如二氧化矽形成『二氧化矽顆粒』。二氧化矽顆粒之粒徑大於二氧化矽粉末之粒徑。
將粉末轉變為顆粒之造粒方法將在下文詳細說明。
在本文中，二氧化矽粉粒意謂可藉由碾碎二氧化矽主體，特別是石英玻璃體獲得的二氧化矽粒子。二氧化矽粉粒通常具有超過1.2 g/cm3 ，例如在1.2至2.2 g/cm3 範圍內，且尤佳地為約2.2 g/cm3 之密度。更佳地，根據DIN ISO 9277:2014-01所測定，二氧化矽粉粒之BET表面積通常小於1 m2 /g。
專家認為適合的所有二氧化矽粒子原則上可視為二氧化矽粒子。較佳選擇二氧化矽顆粒及二氧化矽粉粒。
粒徑或粒度意謂根據下式，以面積等效圓直徑xA 獲得的粒子之直徑：
Figure 02_image001
，其中Ai 係藉由圖像分析檢查的粒子之面積。適合測定方法係例如ISO 13322-1:2014或ISO 13322-2:2009。比較性語句，諸如『較大粒徑』始終意謂，參考值係藉由相同方式測定。
二氧化矽顆粒之細粒較佳具有球形形態。球形形態意謂粒子之形狀呈圓形至橢圓形。二氧化矽顆粒細粒較佳具有在0.7至1.3 SPHT3範圍內之平均球度，例如在0.8至1.2 SPHT3範圍內之平均球度，尤佳在0.85至1.1 SPHT3範圍內之平均球度。特徵SPHT3描述於測試方法中。
更佳地，二氧化矽顆粒之細粒較佳具有在0.7至1.3 Symm3範圍內之平均對稱性，例如在0.8至1.2 Symm3範圍內之平均對稱性，尤佳在0.85至1.1 Symm3範圍內之平均對稱性。平均對稱性Symm3之特徵描述於測試方法中。
造粒 二氧化矽顆粒係自二氧化矽粉末，藉由造粒獲得。造粒意謂將粉末粒子轉變為細粒。在造粒期間，稱為「二氧化矽細粒」之較大聚結物藉由使多個二氧化矽粉末粒子聚結而形成。其通常亦稱為「二氧化矽粒子」、「二氧化矽顆粒粒子」或「顆粒粒子」。總體而言，細粒構成顆粒，例如二氧化矽細粒構成「二氧化矽顆粒」。
在本發明之情況下，熟練人員已知且看來適於對二氧化矽粉末造粒之任何造粒方法原則上均可選。造粒方法可分類為聚結造粒方法或加壓造粒方法，且進一步分類為濕式及乾式造粒方法。已知方法係造粒板中滾軋造粒、噴霧造粒、離心粉碎、流體化床造粒、採用造粒磨機之造粒方法、壓實、滾軋加壓、製團、結疤或擠壓。
較佳地，二氧化矽顆粒在加工中成型，具有球形形態；其中該方法更佳藉由噴霧造粒或滾軋造粒執行。更佳地，含具有球形形態之細粒的二氧化矽顆粒構成至多50%之細粒、較佳至多40%之細粒、更佳至多20%之細粒，更佳地，在0與50%之間、在0與40%之間或在0與20%之間或在10與50%之間、在10與40%之間或在10與20%之間的細粒不具有球形形態，百分含量在每種情況下均以顆粒中細粒之總數量計。具有球形形態之細粒具有本說明書中所描述之SPHT3值。
噴霧乾燥 根據第三態樣之一個較佳實施例，二氧化矽顆粒係藉由對二氧化矽懸浮液噴霧造粒而獲得。噴霧造粒亦稱為噴霧乾燥。
噴霧乾燥較佳在噴霧塔中實現。對於噴霧乾燥，二氧化矽懸浮液較佳地在高溫下放於壓力下。加壓之二氧化矽懸浮液接著經由噴嘴減壓且因此噴灑至噴霧塔中。隨後，微滴形成，其立即乾燥且首先形成乾燥的微小粒子(「核心」)。微小粒子與施加至粒子之氣體流一起形成流體化床。以此方式，其維持浮動狀態且可由此形成用於乾燥其他微滴之表面。
噴嘴較佳地形成進入噴霧塔內部中之入口，二氧化矽懸浮液經由該噴嘴噴灑至噴霧塔中。
噴嘴較佳在噴灑期間具有與二氧化矽懸浮液之接觸表面。「接觸表面」意謂在噴灑期間噴嘴與二氧化矽懸浮液接觸之區域。通常，至少一部分噴嘴形成為在噴灑期間引導二氧化矽懸浮液所經過之管，以使得中空管之內側與二氧化矽懸浮液接觸。
接觸表面較佳包含玻璃、塑膠或其組合。較佳地，接觸表面包含玻璃，尤佳石英玻璃。較佳地，接觸表面包含塑膠。原則上，熟練技術人員已知在程序溫度下穩定且不將任何外來原子傳送至二氧化矽懸浮液的所有塑膠均為適合的。較佳之塑膠為聚烯烴，例如包含至少一種烯烴之均聚物或共聚物，尤佳為包含聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或其中兩種或多於兩種之組合的均聚物或共聚物。較佳地，接觸表面由玻璃、塑膠或其組合製成，例如選自由石英玻璃及聚烯烴組成之群，尤佳選自由石英玻璃及包含聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或其中兩種或多於兩種之組合的均聚物或共聚物組成之群。較佳地，接觸表面不包含金屬，尤其不包含鎢、鈦、鉭、鉻、鈷、鎳、鐵、釩、鋯及錳。
原則上，噴嘴之接觸表面及其他部件可由相同或由不同材料製成。較佳地，噴嘴之其他部件包含與接觸表面相同之材料。噴嘴之其他部件同樣可包含與接觸表面不同之材料。舉例而言，接觸表面可塗佈適合材料，例如塗佈玻璃或塑膠。
較佳地，以噴嘴之總重量計，噴嘴有超過70 wt%、例如超過75 wt%、或超過80 wt%、或超過85 wt%、或超過90 wt%、或超過95 wt%、尤佳超過99 wt%係由選自由玻璃、塑膠或玻璃與塑膠之組合組成之群的物料製成。
較佳地，噴嘴包含噴嘴板。噴嘴板較佳由玻璃、塑膠或玻璃與塑膠之組合製成。較佳地，噴嘴板由玻璃、尤佳由石英玻璃製成。較佳地，噴嘴板由塑膠製成。較佳之塑膠為聚烯烴，例如包含至少一種烯烴之均聚物或共聚物，尤佳為包含聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或其中兩種或多於兩種之組合的均聚物或共聚物。較佳地，噴嘴板不包含金屬，尤其不包含鎢、鈦、鉭、鉻、鈷、鎳、鐵、釩、鋯及錳。
較佳地，噴嘴包含螺桿絞扭器。螺桿絞扭器較佳由玻璃、塑膠或玻璃與塑膠之組合製成。較佳地，螺桿絞扭器由玻璃、尤佳由石英玻璃製成。較佳地，螺桿絞扭器由塑膠製成。較佳之塑膠為聚烯烴，例如包含至少一種烯烴之均聚物或共聚物，尤其較佳為包含聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或其中兩種或多於兩種之組合的均聚物或共聚物。較佳地，螺桿絞扭器不包含金屬，尤其不包含鎢、鈦、鉭、鉻、鈷、鎳、鐵、釩、鋯及錳。
此外，噴嘴可包含其他構成部件。較佳之其他構成部件為噴嘴體，尤佳為包圍螺桿絞扭器及噴嘴板之噴嘴體；十字件；及隔板。較佳地，噴嘴包含該等其他構成部件中之一或多種，尤佳全部。其他構成部件原則上可彼此獨立地由熟練人員已知且適於此目的之任何材料製成，例如由包含金屬之材料、由玻璃或由塑膠製成。較佳地，噴嘴體由玻璃、尤佳由石英玻璃製成。較佳地，其他構成部件由塑膠製成。較佳之塑膠為聚烯烴，例如包含至少一種烯烴之均聚物或共聚物，尤其較佳為包含聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或其中兩種或多於兩種之組合的均聚物或共聚物。較佳地，其他構成部件不包含金屬，尤其不包含鎢、鈦、鉭、鉻、鈷、鎳、鐵、釩、鋯及錳。
較佳地，噴霧塔包含氣體入口及氣體出口。氣體可經由氣體入口引入至噴霧塔之內部，且其可經由氣體出口排出。亦可將氣體經由噴嘴引入至噴霧塔中。同樣，氣體可經由噴霧塔之出口排出。此外，氣體較佳可經由噴嘴及噴霧塔之氣體入口引入，且經由噴霧塔之出口及噴霧塔之氣體出口排出。
較佳地，在噴霧塔之內部存在選自以下之氛圍：空氣、惰性氣體、至少兩種惰性氣體或空氣與至少一種惰性氣體之組合，較佳地空氣與至少一種惰性氣體之組合，且較佳地兩種惰性氣體。惰性氣體較佳選自由以下組成之清單：氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣。舉例而言，在噴霧塔之內部存在空氣、氮氣或氬氣，尤佳存在空氣。
更佳地，噴霧塔中存在之氛圍係氣體流之一部分。氣體流較佳經由氣體入口引入至噴霧塔中且經由氣體出口排出。亦可經由噴嘴引入部分氣體流且經由固體出口排出部分氣體流。氣體流可接納噴霧塔中之其他成分。此等其他成分可來自在噴霧乾燥期間之二氧化矽懸浮液並轉移至氣體流。
較佳地，將乾燥氣體流饋入至噴霧塔中。乾燥氣體流意謂在噴霧塔中設定的低於冷凝點之溫度下具有一定相對濕度之氣體或氣體混合物。100%之相對空氣濕度對應於在20℃下17.5 g/m3 之水含量。氣體較佳經預溫熱至在150至450℃、例如200至420℃或300至400℃、尤佳320至400℃範圍內之溫度。
噴霧塔之內部較佳為溫度可控的。較佳地，噴霧塔之內部溫度具有至多550℃、例如300至500℃、尤佳320至450℃之值。
氣體流較佳在氣體入口處具有在150至450℃、例如200至420℃或300至400℃、尤佳350至400℃範圍內之溫度。
在固體出口處、在氣體出口處或在兩個位置處排出之氣體流較佳具有小於170℃、例如50至150℃、尤佳100至130℃之溫度。
此外，引入時之氣體流與排出時之氣體流之間的溫度差較佳在100至330℃、例如150至300℃範圍內。
由此獲得的二氧化矽細粒係以二氧化矽粉末之個別粒子之聚結物形式存在。二氧化矽粉末之個別粒子在聚結物中仍可辨識。二氧化矽粉末之粒子的平均粒度較佳在10至1000 nm範圍內，例如在20至500 nm或30至250 nm或35至200 nm或40至150 nm範圍內，或尤佳在50至100 nm範圍內。此等粒子之平均粒度係根據DIN ISO 13320-1量測。
噴霧乾燥可在助劑存在下執行。原則上，熟練人員已知且看來適於本申請案之所有材料均可用作助劑。作為輔助材料，例如，可考慮所謂的黏合劑。適合黏合材料之實例為金屬氧化物，諸如氧化鈣；金屬碳酸鹽，諸如碳酸鈣；及多醣，諸如纖維素、纖維素醚、澱粉及澱粉衍生物。
尤佳地，噴霧乾燥在本發明之情形下係在無助劑情況下執行。
較佳地，在自噴霧塔移出二氧化矽顆粒之前、之後或之前及之後，分離出其中一部分。為了分離，熟練人員已知且看來適合之所有方法均可考慮在內。較佳地，分離係藉由篩選或篩分來實現。
較佳地，在自噴霧塔移出藉由噴霧乾燥形成之二氧化矽顆粒之前，藉由篩選分離出粒度小於50 µm、例如粒度小於70 µm、尤佳粒度小於90 µm之粒子。篩選較佳使用旋風器佈置實現，該旋風器佈置較佳佈置於噴霧塔之下部區域中，尤佳佈置於噴霧塔之出口上方。
較佳地，在自噴霧塔移出二氧化矽顆粒之後，藉由篩分而分離出粒度大於1000 µm、例如粒度大於700 µm、尤佳粒度大於500 µm之粒子。粒子之篩分原則上可根據熟練人員已知且適於此目的之所有方法實現。較佳地，篩分係使用振動式滑槽實現。
根據一個實施例，經由噴霧塔中之噴嘴噴霧乾燥二氧化矽懸浮液之特徵在於以下特徵中之至少一個，例如兩個或三個、尤佳全部： a] 在噴霧塔中噴霧造粒； b] 在噴嘴處之二氧化矽懸浮液壓力不超過40巴，例如在1.3至20巴、1.5至18巴、或2至15巴、或4至13巴範圍內，或尤佳在5至12巴範圍內，其中該壓力係以絕對壓力陳述(相對於p=0 hPa)； c] 當進入噴霧塔時，微滴溫度在10至50℃範圍內，較佳地在15至30℃範圍內，尤佳在18至25℃範圍內； d] 在該噴嘴面向該噴霧塔之側的溫度在100至450℃範圍內，例如在250至440℃範圍內，尤佳為320至430℃； e] 穿過該噴嘴的二氧化矽懸浮液之通過量在0.05至1 m3 /h範圍內，例如在0.1至0.7 m3 /h或0.2至0.5 m3 /h範圍內，尤佳在0.25至0.4 m3 /h範圍內； f] 該二氧化矽懸浮液之固體含量係至少40 wt%，例如在50至80 wt%範圍內，或在55至75 wt%範圍內，尤佳在60至70 wt%範圍內，在每種情況下均以該二氧化矽懸浮液之總重量計； g]  進入噴霧塔中之氣體流入量在10至100 kg/min範圍內、例如在20至80 kg/min或30至70 kg/min範圍內、尤佳在40至60 kg/min範圍內； h] 在進入該噴霧塔中時氣體流溫度在100至450℃範圍內，例如在250至440℃範圍內，尤佳在320至430℃範圍內； i] 在離開該噴霧塔時氣體流溫度低於170℃； j] 該氣體係選自由以下組成之群：空氣、氮氣及氦氣或其中兩種或多於兩種之組合；較佳地為空氣； k] 當自該噴霧塔獲取時，該顆粒具有小於5 wt%，例如小於3 wt%或小於1 wt%、或在0.01至0.5 wt%範圍內，尤佳在0.1至0.3 wt%範圍內之殘餘水分，在每種情況下均以該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計； l] 在每種情況下均以該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計至少50 wt%的噴霧顆粒完成在1至100秒範圍內，例如在10至80秒之時間段內，尤佳在25至70秒內之時間段的飛行時間； m] 以由該噴霧乾燥產生的該二氧化矽顆粒之總重量計至少50 wt%的噴霧顆粒飛行超過20 m，例如超過30 m、或超過50 m、或超過70 m、或超過100 m、或超過150 m、或超過200 m，或在20至200 m、或10至150 m、或20至100 m範圍內，尤佳在30至80 m範圍內； n] 該噴霧塔具有圓柱形幾何形狀； o] 噴霧塔高度超過10 m、例如超過15 m或超過20 m或超過25 m或超過30 m或在10至25 m範圍內、尤佳在15至20 m範圍內； p] 在自該噴霧塔移出該顆粒之前，濾出尺寸小於90 µm之粒子； q] 在自該噴霧塔移出該顆粒之後，較佳在後導板上濾出尺寸大於500 µm之粒子； r] 二氧化矽懸浮液微滴以相對於豎直方向呈30至60°之角度，尤佳相對於豎直方向呈45°之角度自該噴嘴離開。
豎直方向意謂重力向量之方向。
飛行路徑意謂自噴霧塔氣體腔室中之噴嘴離開的二氧化矽懸浮液之微滴形成細粒直至完成飛行及下落動作所覆蓋的路徑。飛行及下落動作常常以細粒衝擊噴霧塔底板或細粒衝擊已位於噴霧塔底板上之其他細粒告終，以先發生之情形為準。
飛行時間係細粒覆蓋噴霧塔中之飛行路徑所需之時間段。較佳地，螺模細粒在噴霧塔中具有螺旋形飛行路徑。
較佳地，以噴霧乾燥中產生之二氧化矽顆粒之總重量計，至少60 wt%之噴霧顆粒覆蓋超過20 m、例如超過30 m或超過50 m或超過70 m或超過100 m或超過150 m或超過200 m、或在20至200 m或10至150 m或20至100 m範圍內、尤佳在30至80 m範圍內之平均飛行路徑。
較佳地，以噴霧乾燥中產生之二氧化矽顆粒之總重量計，至少70 wt%之噴霧顆粒覆蓋超過20 m、例如超過30 m或超過50 m或超過70 m或超過100 m或超過150 m或超過200 m、或在20至200 m或10至150 m或20至100 m範圍內、尤佳在30至80 m範圍內之平均飛行路徑。
較佳地，以噴霧乾燥中產生之二氧化矽顆粒之總重量計，至少80 wt%之噴霧顆粒覆蓋超過20 m、例如超過30 m或超過50 m或超過70 m或超過100 m或超過150 m或超過200 m、或在20至200 m或10至150 m或20至100 m範圍內、尤佳在30至80 m範圍內之平均飛行路徑。
較佳地，以噴霧乾燥中產生之二氧化矽顆粒之總重量計，至少90 wt%之噴霧顆粒覆蓋超過20 m、例如超過30 m或超過50 m或超過70 m或超過100 m或超過150 m或超過200 m或在20至200 m或10至150 m或20至100 m範圍內、尤佳在30至80 m範圍內之平均飛行路徑。
滾軋造粒 根據第一態樣之一個實施例，二氧化矽顆粒係藉由對二氧化矽懸浮液滾軋造粒而獲得。
滾軋造粒係藉由在高溫下，在氣體存在下攪拌二氧化矽懸浮液進行。較佳地，滾軋造粒係在適配有攪拌工具之攪拌容器中實現。較佳地，攪拌容器與攪拌工具相反地旋轉。較佳地，攪拌容器另外包含可將二氧化矽粉末引入至攪拌容器中所經過之入口、可移出二氧化矽顆粒所經過之出口、氣體入口及氣體出口。
為了攪拌二氧化矽懸浮液，較佳使用銷式攪拌工具。銷式攪拌工具意謂適配有多個細長銷之攪拌工具，該等銷之縱軸與攪拌工具之旋轉軸同軸。銷之軌跡較佳圍繞旋轉軸呈同軸圓跡線。
較佳地，二氧化矽懸浮液設定為小於7之pH值，例如設定為在2至6.5範圍內之pH值，尤佳設定為在4至6範圍內之pH值。為了設定pH值，較佳使用無機酸，例如選自由以下組成之群之酸：鹽酸、硫酸、硝酸及磷酸，尤佳使用鹽酸。
較佳地，在攪拌容器中存在選自以下之氛圍：空氣、惰性氣體、至少兩種惰性氣體或空氣與至少一種惰性氣體之組合，較佳存在兩種惰性氣體。惰性氣體較佳選自由以下組成之清單：氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣。舉例而言，攪拌容器中存在空氣、氮氣或氬氣，尤佳存在空氣。
此外，較佳地，攪拌容器中存在之氛圍係氣體流之一部分。氣體流較佳經由氣體入口引入至攪拌容器中且經由氣體出口排出。氣體流可接納攪拌容器中之其他成分。此等其他成分可來源於滾軋造粒中之二氧化矽懸浮液且轉移至氣體流中。
較佳地，將乾燥氣體流引入至攪拌容器中。乾燥氣體流意謂在攪拌容器中設定的低於冷凝點之溫度下具有一定相對濕度之氣體或氣體混合物。氣體較佳經預溫熱至在50至300℃、例如80至250℃、尤佳100至200℃範圍內之溫度。
較佳地，對於每1 kg所用二氧化矽懸浮液，將每小時10至150 m3 氣體，例如每小時20至100 m3 氣體、尤佳每小時30至70 m3 氣體引入至攪拌容器中。
在混合期間，二氧化矽懸浮液係藉由氣體流乾燥以形成二氧化矽細粒。所形成之顆粒自攪拌容器移出。
較佳地，所移出之顆粒經進一步乾燥。較佳地，乾燥係例如在旋轉窯中連續地實現。用於乾燥之較佳溫度在80至250℃範圍內，例如在100至200℃範圍內，尤佳在120至180℃範圍內。
在本發明之情形下，關於一種方法之連續意謂其可連續地操作。此意謂，該方法中所涉及材料之引入及移出可在方法正運行之同時持續地實現。不需要為此而中斷該方法。
作為物品之屬性，例如關於「連續烘箱」，連續意謂此物品經組態，其組態方式使得其中執行之方法或其中執行之方法步驟可連續地執行。
自滾軋造粒獲得的顆粒可經篩分。篩分在乾燥之前或之後進行。較佳地，其在乾燥之前篩分。較佳地，篩分出粒度小於50 µm、例如粒度小於80 µm、尤佳粒度小於100 µm之細粒。此外，較佳地，篩分出粒度大於900 µm、例如粒度大於700 µm、尤佳粒度大於500 µm之細粒。篩分出較大粒子原則上可根據熟練人員已知且適於此目的之任何方法執行。較佳地，篩分出較大粒子係藉助於振動式滑槽執行。
根據一個實施例，滾軋造粒之特徵在於以下特徵中之至少一個、例如兩個或三個、尤佳全部： [a] 造粒係在旋轉攪拌容器中執行； [b] 造粒係以每小時且每1 kg二氧化矽懸浮液10至150 kg氣體之氣體流執行； [c] 引入時之氣體溫度係40至200℃； [d] 篩分出粒度小於100 µm且大於500 µm之細粒； [e] 所形成之細粒具有15至30 wt%之殘餘水分含量； [f] 所形成之細粒在80至250℃下，較佳在連續乾燥管中乾燥至尤佳小於1 wt%之殘餘水分含量。
較佳地，藉由造粒，較佳地藉由噴霧造粒或滾軋造粒獲得的二氧化矽細粒在加工之前經處理以獲得石英玻璃體。此預處理可滿足促進加工以獲得石英玻璃體或影響所得石英玻璃體之性質的各種目的。舉例而言，二氧化矽顆粒I可經壓實、純化、表面改質或乾燥。
根據第一目標之另一個實施例，二氧化矽顆粒具有以下特徵： A) 靜止角在23至26°範圍內； B) BET表面積在20 m2 /g至50 m2 /g範圍內；及 C) 容積密度在0.5至1.2 g/cm3 範圍內，例如在0.6至1.1 g/cm3 範圍內，尤佳在0.7至1.0 g/cm3 範圍內； D) 平均粒度在50至500 µm範圍內； E) 碳含量小於50 ppm； F) 氯含量小於500 ppm；例如350 ppm或更低、或200 ppm或更低； G) 鋁含量小於200 ppb； H) 裝填密度在0.7至1.2 g/cm3 範圍內； I) 孔隙體積在0.1至2.5 ml/g範圍內，例如在0.15至1.5 ml/g範圍內，尤佳在0.2至0.8 ml/g範圍內； J) 靜止角在23至26°範圍內； K) 粒度分佈D10 在50至150 µm範圍內； L) 粒度分佈D50 在150至300 µm範圍內； M) 粒度分佈D90 在250至620 µm範圍內， 其中該ppm及ppb在每種情況下均以該二氧化矽顆粒之總重量計。
二氧化矽顆粒較佳地具有小於1000 ppb、例如小於500 ppb、尤佳小於100 ppb的不同於鋁之金屬的金屬含量，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計；不過，二氧化矽顆粒通常具有至少1 ppb的不同於鋁之金屬的含量。二氧化矽顆粒通常具有小於1 ppm、較佳在40至900 ppb範圍內、例如在50至700 ppb範圍內、尤佳在60至500 ppb範圍內的不同於鋁之金屬的金屬含量，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計。該等金屬係例如鈉、鋰、鉀、鎂、鈣、鍶、鍺、銅、鉬、鈦、鐵及鉻。此等成分可例如以元素形式、以離子形式，或作為分子或離子或錯合物之一部分存在。
二氧化矽顆粒可包含其他成分，例如呈分子、離子或元素形式之其他成分。二氧化矽顆粒較佳地含有小於5 ppm，例如小於3 ppm，尤佳小於1 ppm的不同於Si、O、H、C、Cl之原子，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計。所包含的不同於Si、O、H、C、Cl之其他成分的量係至少1 ppb，以原子之數量表示。該等其他成分可尤其選自由以下組成之群：碳、氟化物、碘化物、溴化物、磷或其中至少兩種之混合物。
二氧化矽顆粒較佳地含有小於10 ppm，例如小於8 ppm或小於5 ppm，尤佳小於4 ppm之碳，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計。二氧化矽顆粒通常含有至少1 ppb之量的碳。
二氧化矽顆粒較佳地含有小於100 ppm之其他成分，例如小於80 ppm，尤佳小於70 ppm，在每種情況下均以二氧化矽顆粒之總重量計，儘管其通常含有至少1 ppb之量的其他成分。
本發明之第四目標係一種用於製造石英玻璃體之方法，其至少包含以下方法步驟： i.) 提供藉由如第三目標中之方法製造或如在此情形下所提及之實施例之一中所描述的二氧化矽顆粒； ii.) 由該二氧化矽顆粒形成玻璃熔體；以及 iii.) 由該玻璃熔體之至少一部分形成石英玻璃體。
步驟i.)中之提供可以任何方式以及專家已知適合於本發明方法的方式製造。此可例如藉由如第三目標中所描述的製造二氧化矽顆粒之方法，例如藉由噴霧造粒或滾軋造粒進行。將由此獲得的二氧化矽顆粒饋送至烘箱中並在步驟ii.)中熔融得到玻璃熔體。二氧化矽顆粒可藉由進行本發明之第一目標的方法步驟(i)至(v)且接著進行如本發明之第三目標中的方法來製造。兩種方法中較佳之實施例在此處亦為較佳的。
步驟 ii.) 根據步驟ii.)，自二氧化矽顆粒形成玻璃熔體。通常，使二氧化矽顆粒升溫直至獲得玻璃熔體。使二氧化矽顆粒升溫以獲得玻璃熔體原則上可藉由熟練人員已知用於此目的之任何方式執行。
用於製備玻璃熔體之 V-Zug 二氧化矽顆粒藉由例如升溫而形成玻璃熔體可藉由連續方法執行。由此，二氧化矽顆粒較佳可連續引入至烘箱中或玻璃熔體可自烘箱連續移出或兩種情況皆存在。另外，二氧化矽顆粒係連續引入至烘箱中且玻璃熔體係自烘箱連續移出。
為此，具有至少一個入口及至少一個出口之烘箱原則上係適合的。入口意謂將二氧化矽及視情況其他材料引入至烘箱中可經過之開口。出口意謂自烘箱移出至少一部分二氧化矽可經過之開口。烘箱可例如豎直或水平地佈置。較佳地，烘箱係豎直地佈置。較佳地，至少一個入口位於至少一個出口上方。關於烘箱之夾具及特徵、尤其關於入口及出口的「上方」意謂，佈置於另一夾具或特徵「上方」之夾具或特徵具有高於零絕對高度之較高位置。「豎直」意謂直接地接合烘箱之入口與出口的線與重力方向偏離不超過30°。
根據第一態樣之一個實施例，烘箱包含掛式金屬片坩堝。向掛式金屬片坩堝中引入二氧化矽顆粒且升溫以獲得玻璃熔體。金屬片坩堝意謂包含至少一個軋製金屬片之坩堝。較佳地，金屬片坩堝具有多個軋製金屬片。此等金屬片藉由適合接頭，例如鉚釘接合。掛式金屬片坩堝意謂以懸掛位置佈置於烘箱中的如先前所描述之金屬片坩堝。
掛式金屬片坩堝原則上可由熟練人員已知且適於使二氧化矽熔融之所有材料製成。較佳地，掛式金屬片坩堝之金屬片包含所謂的燒結材料，例如燒結金屬。燒結金屬意謂藉由燒結金屬粉末獲得的金屬或合金。燒結金屬罐可例如藉由滾軋再成形為金屬片形式。金屬片坩堝較佳地包含兩個或多於兩個，或複數個金屬片。金屬片可由經滾軋之燒結金屬製成。
較佳地，金屬片坩堝之金屬片包含至少一種選自由耐火金屬組成之群之物料。耐火金屬意謂第4族(Ti、Zr、Hf)、第5族(V、Nb、Ta)及第6族(Cr、Mo、W)之金屬。
較佳地，金屬片坩堝之金屬片包含選自由以下組成之群之燒結金屬：鉬、鎢或其組合。此外，較佳地，金屬片坩堝之金屬片包含至少一種其他耐火金屬，尤佳包含錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合。
較佳地，金屬片坩堝之金屬片包含鉬與耐火金屬或鎢與耐火金屬之合金。尤佳之合金金屬為錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合。根據另一實例，金屬片坩堝之金屬片為鉬與鎢、錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的合金。舉例而言，金屬片坩堝之金屬片可為鎢與鉬、錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的合金。
較佳地，上文所描述的金屬片坩堝之金屬片可塗佈耐火金屬。根據一個實例，金屬片坩堝之金屬片塗佈有錸、鋨、銥、釕、鉬或鎢，或其中兩種或多於兩種之組合。
較佳地，金屬片與塗層具有不同組成。舉例而言，鉬金屬片可塗佈一或多個塗層的錸、鋨、銥、釕、鎢或其中兩種或多於兩種之組合。根據另一實例，鎢金屬片塗佈有一或多層的錸、鋨、銥、釕、鉬或其中兩種或多於兩種之組合。根據另一實例，金屬片坩堝之金屬片可由與錸形成合金之鉬或與錸形成合金之鎢製成，且在坩堝之內側上塗佈有包含錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的一或多個層。
較佳地，掛式金屬片坩堝之金屬片的密度為理論密度之95%或更高百分比，例如95%至98%或96%至98%。更佳為更高理論密度，尤其在98至99.95%範圍內。基本材料之理論密度對應於不含孔隙且100%緻密材料之密度。金屬片坩堝之金屬片的大於95%理論密度之密度可例如藉由對燒結金屬進行燒結及隨後壓實經燒結金屬而獲得。尤佳地，金屬片坩堝可藉由對燒結金屬進行燒結、滾軋以獲得金屬片及加工金屬片以獲得坩堝而獲得。
較佳地，金屬片坩堝至少具有蓋、壁及底板。較佳地，掛式金屬片坩堝具有以下特徵中之至少一個、例如至少兩個、或至少三個、或至少四個、尤佳至少五個或全部： (a) 至少一層、例如多於一層、或至少兩層、或至少三層、或至少五層、尤佳三層或四層之金屬片； (b) 至少一個金屬片，例如至少三個、或至少四個、或至少六個、或至少八個、或至少十二個、或至少15個、或至少16個、或至少20個金屬片，尤佳十二個或16個金屬片； (c) 在兩個金屬片部件之間的至少一個接合點，例如在掛式金屬片坩堝之兩個相同金屬片部件之間或多個不同金屬片部件之間的至少兩個、或至少五個、或至少十個、或至少18個、或至少24個、或至少36個、或至少48個、或至少60個、或至少72個、或至少48個、或至少96個、或至少120個、或至少160個，尤佳36個或48個接合點； (d) 掛式金屬片坩堝之金屬片部件例如藉由深拉伸至少一個接合點鉚接，例如藉由深拉伸與金屬片打眼或打孔之組合來接合；旋擰；或焊接，例如電子束焊接及燒結焊接點，尤佳經鉚接； (e) 掛式金屬片坩堝之金屬片可藉由與增加物理密度相關之成形步驟，較佳藉由使經燒結金屬或經燒結合金成形而獲得；此外，較佳地，成形係滾軋； (f) 銅、鋁、鋼、鐵、鎳或耐火金屬，例如坩堝材料之吊架總成，較佳銅或鋼之水冷式吊架總成； (g) 噴嘴，較佳持久地固定至坩堝之噴嘴； (h) 心軸，例如用銷固定至噴嘴之心軸、或用支撐棒固定至蓋之心軸、或用支撐棒附接於坩堝下部之心軸； (i) 至少一個氣體入口，例如呈填注管形式或單獨入口形式； (j) 至少一個氣體出口，例如呈坩堝之蓋或壁中之單獨出口形式； (k) 冷卻夾套，較佳水冷式夾套； (l) 外部絕緣，較佳由氧化鋯製成之外部絕緣。
掛式金屬片坩堝原則上可以熟練人員已知且看來適合之任何方式加熱。掛式金屬片坩堝可例如藉助於電加熱元件(電阻)或藉由感應來加熱。在電阻加熱之情況下，金屬片坩堝之固體表面自外部升溫且將能量自此處傳遞至其內側。
在感應加熱中，能量係使用線圈直接耦合至熔融坩堝之側壁中且自其轉移至坩堝之內側。在電阻加熱中，能量係經由輻射耦合，藉以固體表面自外部升溫且能量自此處轉移至內部。較佳地，熔融坩堝經感應加熱。
根據本發明之一個實施例，傳入熔融坩堝中之能量轉移，特別是用於熔融散裝材料之能量轉移並非藉由使用火焰，諸如導引至熔融坩堝中或導引至熔融坩堝上之爐頭火焰，使熔融坩堝或其中存在之散裝材料或兩者升溫來執行。根據另一個實施例，不採用爐頭來熔融散裝材料。
藉助於掛式佈置，掛式金屬片坩堝可在烘箱中移動。較佳地，坩堝可至少部分移入及移出烘箱。若烘箱中存在不同加熱區，則其溫度分佈將轉移至烘箱中存在之坩堝。藉由改變坩堝於烘箱中之位置，可在坩堝中產生多個加熱區、變化之加熱區或多個變化之加熱區。
金屬片坩堝具有噴嘴。噴嘴由噴嘴材料製成。較佳地，噴嘴材料包含預壓實的材料，例如其密度在大於95%、例如98至100%、尤佳99至99.999%範圍內，在每種情況下均以噴嘴材料之理論密度計。較佳地，噴嘴材料包含耐火金屬，例如鉬、鎢或其與另一耐火金屬之組合。鉬係尤佳之噴嘴材料。較佳地，包含鉬之噴嘴可具有呈理論密度之100%的密度。
較佳地，金屬片坩堝中包含之底板比金屬片坩堝之側面要厚。較佳地，底板係由與金屬片坩堝之側面相同的材料製成。較佳地，金屬片坩堝之底板不為滾軋金屬片。底板為例如1.1至5000倍厚、或2至1000倍厚、或4至500倍厚，尤佳為5至50倍厚，各倍數係與金屬片坩堝之壁相比較。
根據本發明第一態樣之一個較佳實施例，烘箱包含掛式或立式燒結坩堝。二氧化矽顆粒被引入至掛式或立式燒結坩堝中且升溫以獲得玻璃熔體。
燒結坩堝意謂由包含至少一種燒結金屬且密度不大於金屬理論密度之96%之燒結材料製成的坩堝。燒結金屬意謂藉由燒結金屬粉末而獲得的合金金屬。燒結坩堝中之燒結材料及燒結金屬未經滾軋。
較佳地，燒結坩堝之燒結材料具有呈燒結材料理論密度之85%或更高百分比之密度，例如85%至95%、或90%至94%、尤佳91%至93%之密度。
燒結材料原則上可由熟練人員已知且適於使二氧化矽熔融之任何材料製成。較佳地，燒結材料由選自由耐火金屬組成之群之元素、石墨或內襯有石墨箔之材料中之至少一種製成。
較佳地，燒結材料包含選自由以下組成之群之第一燒結金屬：鉬、鎢及其組合。此外，較佳地，燒結材料另外包含至少一種不同於第一燒結金屬之其他耐火金屬，尤佳該其他耐火金屬選自由以下組成之群：鉬、鎢、錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合。
較佳地，燒結材料包含鉬與耐火金屬或鎢與耐火金屬之合金。尤佳之合金金屬為錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合。根據另一個實例，燒結材料包含鉬與鎢、錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的合金。舉例而言，燒結材料可包含鎢與鉬、錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的合金。
根據另一個實施例，上文所描述之燒結材料可包括含耐火金屬、尤其錸、鋨、銥、釕或其中兩種或多於兩種之組合的塗層。根據一個實例，該塗層包含錸、鋨、銥、釕、鉬及鎢，或其中兩種或多於兩種之組合。
較佳地，燒結材料與其塗層具有不同組成。一個實例係包含鉬且塗佈有一或多層錸、鋨、銥、釕、鎢或其中兩種或多於兩種之組合的燒結材料。根據另一個實例，包含鎢之燒結材料塗佈有一或多層錸、鋨、銥、釕、鉬或其中兩種或多於兩種之組合。根據另一個實例，燒結材料可由與錸形成合金之鉬或與錸形成合金之鎢製成，且在坩堝之內側上塗佈有包含錸、鋨、銥、釕或包含其中兩種或多於兩種之組合的一或多個層。
較佳地，燒結坩堝係藉由對燒結材料進行燒結以獲得模具來製造。燒結坩堝可在模具中整體製得。亦可在模具中製得燒結坩堝之個別部件且隨後加工以獲得燒結坩堝。較佳地，該坩堝由多個部件，例如底板及一或多個側部部件製成。側部部件較佳基於坩堝之周長以單件製得。較佳地，燒結坩堝可由佈置於彼此頂部上之多個側部部件製成。較佳地，燒結坩堝之側部部件藉助於旋擰或藉助於舌槽連接進行密封。旋擰較佳藉由製造在邊界處具有螺紋之側部部件實現。在舌槽連接之情況下，待接合之兩個側部部件各自在邊界處具有凹口，舌片作為連接第三部件引入至該凹口中，使得形成垂直於坩堝壁之平面的形式封閉型連接。尤佳地，燒結坩堝由多個側部部件、例如兩個或多於兩個側部部件、尤佳三個或多於三個側部部件製成。尤佳地，掛式燒結坩堝之部件經旋擰。尤佳地，立式燒結坩堝之部件藉助於舌槽連接進行連接。
底板原則上可藉由熟練人員已知且適於此目的之任何方式與坩堝壁連接。根據一個較佳實施例，底板具有朝外之螺紋且底板藉由旋擰至其中與坩堝壁連接。根據另一個實施例，底板藉助於螺桿與坩堝壁連接。根據另一個實施例，例如藉由將底板放置於坩堝壁朝內之凸緣上，將底板懸掛於燒結坩堝中。根據另一個實施例，至少一部分坩堝壁與經壓實之底板以單件燒結。尤佳地，掛式燒結坩堝之底板與坩堝壁係旋擰在一起。尤佳地，立式燒結坩堝之底板與坩堝壁藉助於舌槽連接進行連接。
較佳地，燒結坩堝所包含之底板比側面厚，例如1.1至20倍厚、或1.2至10倍厚、或1.5至7倍厚，尤佳為2至5倍厚。較佳地，側面在燒結坩堝之周長及高度上具有恆定壁厚。
燒結坩堝具有噴嘴。噴嘴由噴嘴材料製成。較佳地，噴嘴材料包含預壓實的材料，例如其密度在大於95%、例如98至100%、尤佳99至99.999%範圍內，在每種情況下均以噴嘴材料之理論密度計。較佳地，噴嘴材料包含耐火金屬，例如鉬、鎢或其與耐火金屬之組合。鉬係尤佳之噴嘴材料。較佳地，包含鉬之噴嘴可具有呈理論密度之100%的密度。
掛式燒結坩堝可以熟練人員已知且看來適合之任何方式加熱。掛式燒結坩堝可例如以感應或電阻方式加熱。在感應加熱之情況下，能量經由燒結坩堝側壁中之線圈直接引入且自此處傳遞至坩堝之內部。在電阻加熱之情況下，能量係藉由輻射引入，藉以固體表面自外部升溫且能量自此處傳遞至內部。較佳地，燒結坩堝經感應加熱。在電阻加熱之情況下，能量係藉由輻射引入，藉以固體表面自外部升溫且能量自此處傳遞至內部。較佳地，燒結坩堝經感應加熱。
根據本發明之一個實施例，傳入熔融坩堝中之能量轉移，特別是用於熔融散裝材料之能量轉移並非藉由使用火焰，諸如導引至熔融坩堝中或導引至熔融坩堝上之爐頭火焰，使熔融坩堝或其中存在之散裝材料或兩者升溫來執行。
較佳地，燒結坩堝具有一個或多個加熱區，例如一個或兩個或三個或多於三個加熱區，較佳一個或兩個或三個加熱區，尤佳一個加熱區。燒結坩堝之加熱區可達到相同溫度或不同溫度。舉例而言，所有加熱區可達到一個溫度，或所有加熱區可達到不同溫度，或兩個或多於兩個加熱區可達到一個溫度且一或多個加熱區可彼此獨立地達到其他溫度。較佳地，所有加熱區達到不同溫度，例如加熱區之溫度沿二氧化矽顆粒之材料輸送方向升高。
掛式燒結坩堝意謂掛式佈置於烘箱中的如先前所描述之燒結坩堝。
較佳地，掛式燒結坩堝具有以下特徵中之至少一個、例如至少兩個、或至少三個、或至少四個、尤佳全部： {a} 懸掛總成，較佳高度可調節的懸掛總成； {b} 密封在一起之至少兩個環作為側部部件，較佳彼此旋擰在一起之至少兩個環作為側部部件； {c} 噴嘴，較佳持久地附接至坩堝之噴嘴； {d} 心軸，例如用銷固定至噴嘴之心軸、或用支撐棒固定至蓋之心軸、或用支撐棒附接於坩堝下部之心軸； {e} 至少一個氣體入口，例如呈填注管形式或單獨入口形式，尤佳呈填注管形式； {f} 至少一個氣體出口，例如在坩堝之蓋處或壁中； {g} 冷卻夾套，尤佳為水冷式夾套； {h} 在坩堝外部，例如在冷卻夾套外部之絕緣層，較佳為由氧化鋯製成之絕緣層。
懸掛總成較佳為在掛式燒結坩堝構造期間安裝之懸掛總成，例如作為坩堝之整體組件提供之懸掛總成，尤佳作為坩堝之整體組件自燒結材料提供之懸掛總成。此外，懸掛總成較佳為安裝至燒結坩堝上且由不同於燒結材料之材料，例如由鋁、鋼、鐵、鎳或銅，較佳由銅製成之懸掛總成，尤佳為安裝於燒結坩堝上的由銅製成之冷卻，例如水冷式懸掛總成。
藉助於懸掛總成，掛式燒結坩堝可在烘箱中移動。較佳地，坩堝可至少部分引入烘箱及自烘箱抽出。若烘箱中存在不同加熱區，則其溫度分佈將轉移至烘箱中存在之坩堝。藉由改變坩堝於烘箱中之位置，可在坩堝中產生多個加熱區、變化之加熱區或多個變化之加熱區。
立式燒結坩堝意謂立式佈置於烘箱中的先前所描述類型之燒結坩堝。
較佳地，立式燒結坩堝具有以下特徵中之至少一個、例如至少兩個、或至少三個、或至少四個、尤佳全部： /a/ 作為站立區域形成之區域，較佳於坩堝底座上作為站立區域形成之區域，更佳於坩堝底板中作為站立區域形成之區域，尤佳於坩堝底座外緣處作為站立區域形成之區域； /b/ 密封在一起之至少兩個環作為側部部件，較佳藉助於舌槽連接密封在一起之至少兩個環作為側部部件； /c/ 噴嘴，較佳持久地附接至坩堝、尤佳坩堝底座之不作為站立區域形成之區域的噴嘴； /d/ 心軸，例如用銷固定至噴嘴之心軸、或用銷固定至蓋之心軸、或用支撐棒自坩堝下部附接之心軸； /e/ 至少一個氣體入口，例如呈填注管形式或單獨入口形式； /f/ 至少一個氣體出口，例如呈坩堝之蓋或壁中之單獨出口形式； /g/ 蓋。
立式燒結坩堝較佳在烘箱中與烘箱下部區域中具有氣體隔室之分隔。烘箱下部區域意謂在噴嘴下部之區域，在該區域中存在所移出之玻璃熔體。較佳地，氣體隔室由坩堝所站立之表面分隔開。在烘箱內壁與坩堝外壁之間的烘箱氣體隔室中存在之氣體無法滲漏至烘箱下部區域中。所移出之玻璃熔體不接觸來自烘箱氣體隔室之氣體。較佳地，自燒結坩堝呈立式佈置之烘箱移出之玻璃熔體及由其成型之石英玻璃體的表面純度高於自燒結坩堝呈掛式佈置之烘箱移出之熔體及由其成型之石英玻璃體。
較佳地，坩堝與烘箱之入口及出口連接，其連接方式使得二氧化矽顆粒可經由坩堝入口且經由烘箱入口進入坩堝中且玻璃熔體可經由坩堝出口及烘箱出口移出。
較佳地，除了至少一個入口之外，坩堝還包含至少一個開口、較佳多個開口，氣體可經由該或該等開口引入及移出。較佳地，坩堝包含至少兩個開口，其中至少一個可用作氣體入口且至少一個可用作氣體出口。較佳地，使用至少一個開口作為氣體入口且至少一個開口作為氣體出口在坩堝中產生氣體流。
二氧化矽顆粒經由坩堝入口引入至坩堝中且隨後在坩堝中升溫。升溫可在一種氣體或兩種或多於兩種氣體之氣體混合物存在下執行。此外，在升溫期間，附接至二氧化矽顆粒之水可轉移至氣相且形成另一氣體。氣體或兩種或多於兩種氣體之混合物存在於坩堝之氣體隔室中。坩堝之氣體隔室意謂坩堝內部未被固相或液相佔用之區域。適合氣體係例如氫氣、惰性氣體以及其中兩種或多於兩種。惰性氣體意謂在高達2400℃之溫度下不會與坩堝中存在之材料反應的氣體。較佳之惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣，尤佳為氬氣及氦氣。較佳地，升溫係在還原氛圍中執行。此可藉助於氫氣或氫氣與惰性氣體之組合，例如氫氣與氦氣、或氫氣與氮氣、或氫氣與氬氣之組合，尤佳氫氣與氦氣之組合提供。
較佳地，空氣、氧氣及水作為氫氣、至少一種惰性氣體之交換；或作為氫氣與至少一種惰性氣體之組合之交換的至少部分氣體交換係對二氧化矽顆粒執行。至少部分氣體交換係在二氧化矽顆粒引入期間、或在升溫之前、或在升溫期間、或在前述活動中之至少兩種期間對二氧化矽顆粒執行。較佳地，使二氧化矽顆粒升溫以在氫氣及至少一種惰性氣體(例如氬氣或氦氣)之氣體流中熔融。
較佳地，烘箱具有至少一個氣體出口，其中所見之熔融坩堝較佳亦具有至少一個氣體出口，經由該至少一個氣體出口，氣體被引入至烘箱中且在烘箱運行期間形成之氣體被移出。烘箱可另外具有至少一個專用氣體入口。或者或另外，氣體可經由該入口，亦稱為固體入口，例如與二氧化矽粒子一起、或在二氧化矽粒子之前、之後、或以前述可能性中之兩種或多於兩種之組合而引入。
烘箱及氣體流較佳以在第一態樣之情形下所描述之特徵為特徵。較佳地，氣體流係藉由將氣體經由入口引入烘箱中且藉由經由出口自烘箱移出氣體而形成。「氣體置換率」意謂每單位時間經由出口自烘箱通過之氣體體積。氣體置換率亦稱為氣體流通過量或體積通過量。
較佳地，氣體流之氣體置換率在200至3000 L/h、例如200至2000 L/h、尤佳200至1000 L/h範圍內。
用於熔融二氧化矽顆粒之烘箱溫度較佳在1700至2500℃範圍內，例如在1900至2400℃範圍內，尤佳在2100至2300℃範圍內。
較佳地，在烘箱中之保持時間在1小時至50小時、例如1至30小時、尤佳5至20小時範圍內。在本發明之情形下，保持時間意謂當執行該方法時以根據本發明之方式自形成玻璃熔體之熔融烘箱移出熔融烘箱之填滿量所需的時間。填滿量係熔融烘箱中二氧化矽之全部質量。就此而論，二氧化矽可以固體形式及以玻璃熔體形式存在。
較佳地，烘箱溫度沿材料輸送方向在長度上升高。較佳地，烘箱溫度沿材料輸送之方向在長度上升高至少100℃、例如至少300℃或至少500℃或至少700℃、尤佳至少1000℃。較佳地，烘箱中之最高溫度為1700至2500℃、例如1900至2400℃、尤佳2100至2300℃。烘箱溫度之升高可均勻地或根據溫度分佈進行。
較佳地，烘箱溫度在自烘箱移出玻璃熔體之前降低。較佳地，烘箱溫度在自烘箱移出玻璃熔體之前降低50至500℃、例如100℃或400℃、尤佳150至300℃。較佳地，玻璃熔體在移出時之溫度為1750至2100℃、例如1850至2050℃、尤佳1900至2000℃。
較佳地，烘箱溫度沿材料輸送之方向在長度上升高且在自烘箱移出玻璃熔體之前降低。就此而論，烘箱溫度較佳沿材料輸送之方向在長度上升高至少100℃、例如至少300℃或至少500℃或至少700℃、尤其較佳至少1000℃。較佳地，烘箱中之最高溫度為1700至2500℃、例如1900至2400℃、尤佳2100至2300℃。較佳地，烘箱溫度在自烘箱移出玻璃熔體之前降低50至500℃、例如100℃或400℃、尤佳150至300℃。
預加熱區段 較佳地，烘箱具有彼此藉由通道接合之至少第一及另一腔室，第一及第二腔室具有不同溫度，第一腔室之溫度低於另一腔室之溫度。在該等其他腔室之一中，玻璃熔體由二氧化矽顆粒形成。此腔室在下文中稱為熔融腔室。經由管道接合至熔融腔室但位於其上游之腔室亦稱為預加熱區段。一個實例係至少一個出口直接與熔融腔室之入口連接的區段。以上佈置亦可於獨立烘箱中進行，在該情況下，熔融腔室係熔融烘箱。然而，在進一步描述中，術語『熔融烘箱』可視為等同於術語『熔融腔室』：因此關於熔融烘箱所陳述之要素亦可視為適用於熔融腔室，且反之亦然。術語『預加熱區段』在兩種情況下意思相同。
較佳地，二氧化矽顆粒在進入烘箱中時具有在20至1300℃範圍內之溫度。
根據第一實施例，二氧化矽顆粒在進入熔融腔室中之前未經回火。二氧化矽顆粒在進入烘箱中時具有例如在20至40℃、尤佳20至30℃範圍內之溫度。若根據步驟i.)提供二氧化矽顆粒II，則其較佳在進入烘箱中時具有在20至40℃、尤佳20至30℃範圍內之溫度。
根據另一個實施例，二氧化矽顆粒在進入烘箱中之前回火達到在40至1300℃範圍內之溫度。回火意謂將溫度設定為所選值。回火原則上可以熟練人員已知且已知用於對二氧化矽顆粒回火之任何方式執行。舉例而言，回火可在與熔融腔室分開佈置之烘箱中或在連接至熔融腔室之烘箱中執行。
較佳地，回火係在連接至熔融腔室之腔室中執行。較佳地，烘箱因此包含預加熱區段，在該區段中二氧化矽可經回火。較佳地，預加熱區段係進料烘箱，尤佳為旋轉窯。進料烘箱意謂在操作中實現二氧化矽自進料烘箱之入口移動至進料烘箱之出口的加熱腔室。較佳地，出口直接地連接至熔融烘箱之入口。以此方式，二氧化矽顆粒可在無其他中間步驟或構件之情況下自預加熱區段到達熔融烘箱中。
更佳地，預加熱區段包含至少一個氣體入口及至少一個氣體出口。氣體可經由氣體入口到達內部，即預加熱區段之氣體腔室，且其可經由氣體出口移出。亦可經由預加熱區段之二氧化矽顆粒入口將氣體引入至預加熱區段中。此外，氣體可經由預加熱區段之出口移出且隨後與二氧化矽顆粒分離。此外，較佳地，氣體可經由二氧化矽顆粒之入口及預加熱區段之氣體入口引入，且經由預加熱區段之出口及預加熱區段之氣體出口移出。
較佳地，氣體流係藉由使用氣體入口及氣體出口在熔融烘箱之預加熱區段中、尤其在其中存在之坩堝中產生。適合氣體係例如氫氣、惰性氣體以及其中兩種或多於兩種。較佳之惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣，尤佳為氮氣及氦氣。較佳地，在預加熱區段中存在還原氛圍。此可以氫氣或氫氣與惰性氣體之組合，例如氫氣與氦氣或氫氣與氮氣之組合，尤佳氫氣與氦氣之組合形式提供。此外，較佳地，在預加熱區段中存在氧化氛圍。此較佳可以氧氣或氧氣與一或多種其他氣體之組合形式提供，其中空氣尤佳。更佳地，二氧化矽可在減壓下於預加熱區段中回火。
舉例而言，二氧化矽顆粒在進入烘箱中時可具有在100至1100℃、或300至1000℃、自600至900℃範圍內之溫度。
根據一個實施例，烘箱包含至少兩個腔室。較佳地，烘箱包含第一腔室及至少一個其他腔室。該第一與其他腔室藉由通道彼此連接。
至少兩個腔室原則上可以任何方式、較佳豎直或水平地、尤佳豎直地佈置於烘箱中。較佳地，腔室係佈置於烘箱中，其佈置方式使得在執行根據第一態樣之方法時，二氧化矽顆粒穿過第一腔室且隨後在其他腔室中經加熱以獲得玻璃熔體。該其他腔室較佳具有上文所描述的熔融烘箱及其中佈置之坩堝之特徵。
較佳地，該等腔室各自包含入口及出口。較佳地，烘箱之入口經由通道連接至第一腔室之入口。較佳地，烘箱之出口經由通道連接至該其他腔室之出口。較佳地，第一腔室之出口經由通道連接至該其他腔室之入口。
較佳地，該等腔室係以使得二氧化矽顆粒可經由烘箱之入口到達第一腔室中的方式佈置。較佳地，該等腔室係以使得二氧化矽玻璃熔體可經由烘箱之出口自該其他腔室移出的方式佈置。尤佳地，二氧化矽顆粒可經由烘箱之入口到達第一腔室中，且二氧化矽玻璃熔體可經由烘箱之出口自另一腔室移出。
呈顆粒或粉末形式之二氧化矽可沿該方法所界定之材料輸送方向，經由通道自第一腔室進入另一腔室中。提及藉由通道連接之腔室包括其他中間元件沿材料輸送方向佈置於第一與另一腔室之間的佈置。原則上，氣體、液體及固體均可穿過該通道。較佳地，二氧化矽粉末、二氧化矽粉末之懸浮液及二氧化矽顆粒可穿過在第一與另一腔室之間的通道。在執行根據本發明之方法時，所有引入至第一腔室中之材料均可經由在第一與另一腔室之間的通道到達另一腔室。較佳地，僅呈顆粒或粉末形式之二氧化矽經由在第一與另一腔室之間的通道到達另一腔室。較佳地，第一與另一腔室之間的通道被二氧化矽封閉，使得第一與另一腔室之氣體腔室彼此分隔開，較佳使得不同氣體或氣體混合物、不同壓力或兩者可存在於氣體腔室中。根據另一個實施例，通道係由閘門、較佳旋轉閘閥形成。
較佳地，烘箱之第一腔室具有至少一個氣體入口及至少一個氣體出口。氣體入口原則上可具有熟練人員已知且適於引入氣體之任何形式，例如噴嘴、通風口或管子。氣體出口原則上可具有熟練人員已知且適於移出氣體之任何形式，例如噴嘴、通風口或管子。
較佳地，二氧化矽顆粒係經由烘箱之入口引入至第一腔室中且經升溫。升溫可在一種氣體或兩種或多於兩種氣體之組合存在下執行。為此目的，在第一腔室之氣體腔室中存在該氣體或該兩種或多於兩種氣體之組合。第一腔室之氣體腔室意謂第一腔室之未被固相或液相佔用之區域。適合氣體為例如氫氣、氧氣、惰性氣體以及其中兩種或多於兩種。較佳之惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣，尤佳為氮氣、氦氣及其組合。較佳地，升溫係在還原氛圍中執行。此較佳可以氫氣或氫氣與氦氣之組合形式提供。較佳地，二氧化矽顆粒在第一腔室中於氣體流或兩種或多於兩種氣體之組合氣體流中升溫。
更佳地，二氧化矽顆粒係在第一腔室中在減壓下，例如在低於500毫巴或低於300毫巴、例如200毫巴或更低之壓力下升溫。
較佳地，第一腔室具有至少一個用以移動二氧化矽顆粒之裝置。原則上，熟練人員已知用於此目的且看來適合之所有裝置均可選。攪拌、震盪及回轉裝置較佳。
根據第一態樣之一個實施例，第一與另一腔室中之溫度不同。較佳地，第一腔室中之溫度低於另一腔室中之溫度。較佳地，第一腔室與另一腔室之間的溫度差在600至2400℃範圍內，例如在1000至2000℃或1200至1800℃範圍內，尤佳在1500至1700℃範圍內。此外，較佳地，第一腔室之溫度比另一腔室中之溫度低600至2400℃、例如1000至2000℃或1200至1800℃、尤佳1500至1700℃。
根據一個實施例，烘箱之第一腔室係預加熱區段，尤佳為如上文所描述之預加熱區段，其具有如上文所描述之特徵。較佳地，預加熱區段係經由通道連接至另一腔室。較佳地，二氧化矽經由通道自預加熱區段進入另一腔室中。在預加熱區段與另一腔室之間的通道可關閉，以使得引入至預加熱區段中之氣體無法通過該通道而進入另一腔室中。較佳地，將預加熱區段與另一腔室之間的通道關閉，使得二氧化矽不與水接觸。在預加熱區段與另一腔室之間的通道可關閉，使得預加熱區段之氣體腔室與第一腔室彼此分隔，其分隔方式使得不同氣體或氣體混合物、不同壓力或兩者可存在於氣體腔室中。適合通道較佳為如上文所描述之實施例。
根據另一個實施例，烘箱之第一腔室不為預加熱區段。舉例而言，第一腔室可為均衡腔室。均衡腔室係該烘箱之一個腔室，在該腔室中，其上游預加熱區段中通過量之變化、或預加熱區段與另一腔室之間的通過量差異經均衡化。舉例而言，如上文所描述，旋轉窯可佈置於第一腔室之上游。此通常具有可變化平均通過量之至多6%之量的通過量。較佳地，二氧化矽在到達均衡腔室中時之溫度下保持於均衡腔室中。
烘箱亦可具有第一腔室，及多個其他腔室，例如兩個其他腔室、或三個其他腔室、或四個其他腔室、或五個其他腔室或多於五個其他腔室，尤佳兩個其他腔室。若烘箱具有兩個其他腔室，則第一腔室較佳為預加熱區段，基於材料輸送方向，該等其他腔室中之第一個係均衡腔室且該等其他腔室中之第二個係熔融腔室。
根據另一個實施例，在第一腔室中存在添加劑。添加劑較佳選自由以下組成之群：鹵素、惰性氣體、鹼、氧氣或其中兩種或多於兩種之組合。
原則上，呈元素形式之鹵素及鹵素化合物係適合添加劑。較佳之鹵素係選自由以下組成之群：氯、氟、含氯化合物及含氟化合物。尤佳為元素氯及氯化氫。
原則上，所有惰性氣體以及其中兩種或多於兩種之混合物係適合添加劑。較佳之惰性氣體為氮氣、氦氣或其組合。
原則上，鹼亦為適合添加劑。適用作添加劑之較佳鹼係無機及有機鹼。
此外，氧氣亦為適合添加劑。氧氣較佳以含氧氛圍形式存在，例如與一種惰性氣體或兩種或多於兩種惰性氣體之混合物組合存在，尤佳與氮氣、氦氣或氮氣及氦氣組合存在。
第一腔室原則上可包含熟練人員已知且適於加熱二氧化矽之任何材料。較佳地，第一腔室包含至少一種選自由以下組成之群之成分：石英玻璃、耐火金屬、鋁及其中兩種或多於兩種之組合，尤佳地，第一腔室包含石英玻璃或鋁。
較佳地，若第一腔室包含聚合物或鋁，則第一腔室中之溫度不超過600℃。較佳地，若第一腔室包含石英玻璃，則第一腔室中之溫度為100至1100℃。較佳地，第一腔室主要包含石英玻璃。
在經由第一與其他腔室之間的通道將二氧化矽自第一腔室輸送至其他腔室時，二氧化矽原則上可以任何狀態存在。較佳地，二氧化矽以固體形式，例如以粒子、粉末或顆粒形式存在。根據第一態樣之一個實施例，二氧化矽以顆粒形式自第一腔室輸送至其他腔室。
根據另一個實施例，其他腔室係由金屬片或由燒結材料製成之坩堝，其中燒結材料包含燒結金屬，其中金屬片或燒結金屬係選自由以下組成之群：鉬、鎢及其組合。
玻璃熔體係經由出口、較佳經由噴嘴自烘箱移出。
步驟 iii.) 石英玻璃體係由玻璃熔體之至少一部分製成。為此，較佳地移出在步驟ii)中製得的玻璃熔體之至少一部分且由其製成石英玻璃體。
移出在步驟ii)中製得的玻璃熔體之該部分原則上可自熔融烘箱或熔融腔室連續地執行或在玻璃熔體製造結束之後執行。較佳地，連續地移出該玻璃熔體之一部分。玻璃熔體係經由烘箱之出口或經由熔融腔室之出口、較佳經由噴嘴移出。
玻璃熔體可在移出之前、期間或之後冷卻至能夠形成玻璃熔體之溫度。玻璃熔體之黏度升高與玻璃熔體之冷卻相關。玻璃熔體較佳冷卻至使得在成型時，保持所產生之形式且同時成型係儘可能容易且可靠的且可在極小努力下執行的程度。熟練人員可藉由改變成型工具處玻璃熔體之溫度容易地建立用於成型之玻璃熔體之黏度。較佳地，玻璃熔體在移出時具有在1750至2100℃、例如1850至2050℃、尤佳1900至2000℃範圍內之溫度。較佳地，玻璃熔體在移出之後冷卻至低於500℃、例如低於200℃、或低於100℃、或低於50℃之溫度，尤佳冷卻至在20至30℃範圍內之溫度。
形成的石英玻璃體可為實心體或中空體。實心體意謂主要由單一材料製成之主體。儘管如此，實心體可具有一或多個夾雜物，例如氣泡。實心體中之該等夾雜物通常具有65 mm3 或更小、例如小於40 mm3 、或小於20 mm3 、或小於5 mm3 、或小於2 mm3 、尤佳小於0.5 mm3 之尺寸。較佳地，實心體包含小於0.02體積%、例如小於0.01體積%或小於0.001體積%之其體積作為夾雜物，在每種情況下均以實心體之總體積計。
石英玻璃體具有外部形式。外部形式意謂石英玻璃體之截面之外緣的形式。石英玻璃體之截面的外部形式較佳係圓形、橢圓形或具有三個或多於三個邊角，例如4、5、6、7或8個邊角之多邊形，尤佳地，石英玻璃體係圓形。
較佳地，石英玻璃體具有在100至10000 mm，例如1000至4000 mm，尤佳1200至3000 mm範圍內之長度。
較佳地，石英玻璃體具有在1至500 mm範圍內、例如在2至400 mm範圍內、尤佳在5至300 mm範圍內之外部直徑。
石英玻璃體之成型係藉助於噴嘴執行。玻璃熔體係經由噴嘴傳送。經由噴嘴成型之石英玻璃體之外部形式由噴嘴開口之形式確定。若開口為圓形，則在使石英玻璃體成型時將製得圓柱。若噴嘴之開口具有某種結構，則此結構將轉移成石英玻璃體之外部形式。藉助於在開口處具有結構之噴嘴製得的石英玻璃體在沿玻璃絲束之長度方向上具有該結構之圖像。
噴嘴係整合於熔融烘箱中。較佳地，其作為坩堝之一部分、尤佳作為坩堝出口之一部分整合於熔融烘箱中。
較佳地，經由噴嘴移出至少一部分玻璃熔體。石英玻璃體之外部形式係藉由經由噴嘴移出該至少部分玻璃熔體而形成。
較佳地，石英玻璃體在成型之後經冷卻，以使其維持其形式。較佳地，石英玻璃體在成型之後冷卻至低於在成型中玻璃熔體之溫度至少1000℃、例如至少1500℃或至少1800℃、尤佳1900至1950℃的溫度。較佳地，石英玻璃體冷卻至低於500℃、例如低於200℃、或低於100℃、或低於50℃之溫度，尤佳冷卻至在20至30℃範圍內之溫度。
根據本發明之第一態樣之一個較佳實施例，所獲得的石英玻璃體可用至少一種選自由以下組成之群之程序處理：化學處理、熱處理或機械處理。
較佳地，石英玻璃體經化學後處理。後處理係指對所製造之石英玻璃體進行的處理。對石英玻璃體進行之化學後處理原則上意謂熟練人員已知且看來適於將材料用於改變石英玻璃體之表面之組成或化學結構或兩者之任何程序。較佳地，化學後處理包含至少一種選自由氟化合物處理及超音波清潔組成之群之方式。
可能的氟化合物係尤其氟化氫及含氟酸，例如氫氟酸。液體較佳具有在35至55 wt%範圍內、較佳在35至45 wt%範圍內之氟化合物含量，該wt%在每種情況下均以液體之總量計。達到100 wt%之剩餘部分通常為水。較佳地，水係完全脫鹽水或去離子水。
超音波清潔較佳在液體浴中，尤佳在清潔劑存在下執行。在超音波清潔之情況下，通常無氟化合物，例如既無氫氟酸，亦無氟化氫。
對石英玻璃體進行之超音波清潔較佳在以下條件中之至少一種、例如至少兩種、或至少三種、或至少四種、或至少五種、尤佳全部下執行： - 超音波清潔係以連續方法執行。 - 用於超音波清潔之設備具有藉由管子彼此連接之六個腔室。 - 石英玻璃體於各腔室中之保持時間可經設定。較佳地，石英玻璃體於各腔室中之保持時間相同。較佳地，在各腔室中之保持時間在1至120分鐘範圍內，例如少於5分鐘或為1至5分鐘或2至4分鐘、或少於60分鐘或為10至60分鐘或20至50分鐘，尤佳在5至60分鐘範圍內。 - 第一腔室包含較佳含有水及鹼之鹼性介質，及超音波清潔劑。 - 第三腔室包含較佳含有水及酸之酸性介質，及超音波清潔劑。 - 在第二腔室及第四至第六腔室中，石英玻璃體用水、較佳用脫鹽水清潔。 - 第四至第六腔室係在水噴流下操作。較佳地，水僅引入第六腔室中且自第六腔室進入第五腔室中且自第五腔室進入第四腔室中。
較佳地，石英玻璃體經歷熱後處理。對石英玻璃體進行之熱後處理原則上意謂熟練人員已知且看來適於藉助於溫度改變石英玻璃體之形式或結構或兩者的程序。較佳地，熱後處理包含至少一種選自由以下組成之群之方式：回火、壓縮、充氣、拉伸、焊接及其中兩種或多於兩種之組合。較佳地，熱後處理之執行並非出於移除材料之目的。
回火較佳藉由於烘箱中，較佳在900至1300℃範圍內、例如在900至1250℃或1040至1300℃範圍內、尤佳在1000至1050℃或1200至1300℃範圍內之溫度下加熱石英玻璃體來進行。較佳地，在熱處理中，不超過1300℃之溫度保持超過1小時之連續時間段，尤佳地，在熱處理之整個持續時間內均不超過1300℃之溫度。回火原則上可在減壓下、在常壓下或在加壓下執行，較佳在減壓下執行，尤佳在真空中執行。
壓縮較佳藉由以下方式執行：將石英玻璃體加熱，較佳加熱至約2100℃之溫度，且隨後在旋轉轉動運動期間，較佳以約60 rpm旋轉速度成型。舉例而言，呈桿形式之石英玻璃體可成型為圓柱。
較佳地，石英玻璃體可藉由將氣體注入至石英玻璃體中來充氣。舉例而言，石英玻璃體可藉由充氣成型為大直徑管子。為此，較佳地，將石英玻璃體加熱至約2100℃之溫度，同時執行旋轉轉動運動，較佳以約60 rpm旋轉速度執行旋轉轉動運動，並用氣體、較佳在至多約100毫巴的限定且受控制之內部壓力下沖洗內部。大直徑管子意謂具有至少500 mm外徑之管子。
石英玻璃體較佳可經拉伸。拉伸較佳藉由以下方式執行：將石英玻璃體加熱，較佳加熱至約2100℃之溫度，且隨後在受控制之牽拉速度下牽拉至石英玻璃體之所需外徑。舉例而言，燈管可由石英玻璃體藉由拉伸形成。
較佳地，石英玻璃體經機械後處理。對石英玻璃體進行之機械後處理原則上意謂熟練人員已知且看來適於使用研磨構件改變石英玻璃體之形狀或將石英玻璃體分割為多片的任何程序。詳言之，機械後處理包含至少一種選自由以下組成之群之方式：研磨、鑽孔、搪磨、鋸割、噴水切割、雷射切割、噴砂粗糙化、碾磨及其中兩種或多於兩種之組合。
較佳地，石英玻璃體用此等程序之組合進行處理，例如用化學與熱後處理或化學與機械後處理或熱與機械後處理之組合進行處理，尤佳用化學、熱與機械後處理之組合進行處理。此外，較佳地，石英玻璃體可經歷若干上文所提及之程序，該等程序各自彼此獨立。
根據另一個實施例，該方法可包含以下視情況選用之方法步驟： iv.) 自該石英玻璃體製造具有至少一個開口之中空體。
所製造之中空體具有內部及外部形式。內部形式意謂中空體之截面之內緣的形式。中空體之截面之內部與外部形式可相同或不同。中空體之截面之內部及外部形式可為圓形、橢圓形或具有三個或多於三個邊角，例如具有4、5、6、7或8個邊角之多邊形。
較佳地，截面之外部形式對應於中空體之內部形式。尤佳地，中空體之截面具有圓形內部形式及圓形外部形式。
在另一個實施例中，中空體之內部與外部形式可不同。較佳地，中空體之截面具有圓形外部形式及多邊形內部形式。尤佳地，中空體之截面具有圓形外部形式及六邊形內部形式。
較佳地，中空體具有在100至10000 mm、例如1000至4000 mm、尤佳1200至2000 mm範圍內之長度。
較佳地，中空體具有在0.8至50 mm範圍內，例如在1至40 mm或2至30 mm或3至20 mm範圍內，尤佳在4至10 mm範圍內之壁厚。
較佳地，中空體具有為2.6至400 mm、例如在3.5至450 mm範圍內、尤佳在5至300 mm範圍內之外徑。
較佳地，中空體具有1至300 mm，例如在5至280 mm或10至200 mm範圍內，尤佳在20至100 mm範圍內之內徑。
中空體包含一或多個開口。較佳地，中空體包含一個開口。較佳地，中空體具有偶數個開口，例如2、4、6、8、10、12、14、16、18或20個開口。較佳地，中空體包含兩個開口。較佳地，中空體係管子。若光導僅包含一個核心，則此中空體形式尤佳。中空體可包含多於兩個開口。開口較佳成對位於石英玻璃體之末端，彼此相對地定位。舉例而言，石英玻璃體之每一端可具有2、3、4、5、6、7個或多於7個開口，尤佳具有5、6或7個開口。較佳之形式為例如管子；雙聯管，亦即，具有兩個平行通道之管子；及多通道管，亦即，具有多於兩個平行通道之管子。
中空體原則上可藉由熟練人員已知之任何方法形成。較佳地，中空體係藉助於噴嘴形成。較佳地，噴嘴在其開口中間包含在成型時使玻璃熔體偏離之裝置。以此方式，中空體可由玻璃熔體形成。
中空體可藉由使用噴嘴且隨後進行後處理來製造。適合後處理原則上係熟練人員已知用於自實心體製造中空體之所有方法，例如壓縮通道、鑽孔、搪磨或研磨。較佳地，適合後處理係經一或多個心軸傳送實心體，藉以形成中空體。此外，心軸可引入至實心體中以製造中空體。較佳地，中空體在形成之後經冷卻。
較佳地，中空體在形成之後經冷卻至低於500℃、例如低於200℃或低於100℃或低於50℃之溫度，尤佳冷卻至在20至30℃範圍內之溫度。
預壓實 原則上，可對步驟i.)中所提供之二氧化矽顆粒在步驟ii.)中升溫以獲得玻璃熔體之前經歷一或多個預處理步驟。可能的預處理步驟係例如熱或機械處理步驟。舉例而言，二氧化矽顆粒可在步驟ii.)中升溫之前經壓實。「壓實」意謂減小BET表面積及減小孔隙體積。
二氧化矽顆粒較佳藉由加熱二氧化矽顆粒壓實，或藉由對二氧化矽顆粒施加壓力，例如滾軋或壓製二氧化矽顆粒以機械方式壓實。較佳地，二氧化矽顆粒係藉由加熱來壓實。尤佳地，二氧化矽顆粒之壓實係藉助於連接至熔融烘箱之預加熱區段加熱來執行。
較佳地，二氧化矽係藉由在800至1400℃範圍內之溫度下，例如在850至1300℃範圍內之溫度下，尤佳在900至1200℃範圍內之溫度下加熱來壓實。
在第一態樣之一個實施例中，二氧化矽顆粒之BET表面積在步驟ii.)中升溫之前不減小至小於5 m2 /g，較佳不減小至小於7 m2 /g或不減小至小於10 m2 /g，尤佳不減小至小於15 m2 /g。此外，較佳地，與步驟i.)中所提供之二氧化矽顆粒相比，二氧化矽顆粒之BET表面積在步驟ii.)中升溫之前不減小。
在第一態樣之一個實施例中，二氧化矽顆粒之BET表面積減小至小於20 m2 /g，例如減小至小於15 m2 /g，或減小至小於10 m2 /g，或減小至在大於5至小於20 m2 /g或7至15 m2 /g之範圍，尤佳減小至在9至12 m2 /g之範圍。較佳地，與步驟i.)中所提供之二氧化矽顆粒相比，二氧化矽顆粒之BET表面積在步驟ii.)中加熱之前減小了小於40 m2 /g，例如減小1至20 m2 /g或2至10 m2 /g，尤佳減小3至8 m2 /g，在壓實之後BET表面積大於5 m2 /g。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有以下特徵中之至少一個，例如至少兩個、或至少三個、或至少四個，尤佳至少五個： A. BET表面積在大於5至小於40 m2 /g範圍內、例如在10至30 m2 /g範圍內、尤佳在15至25 m2 /g範圍內； B. 粒度D10 在100至300 µm範圍內、尤佳在120至200 µm範圍內； C. 粒度D50 在150至550 µm範圍內、尤佳在200至350 µm範圍內； D. 粒度D90 在300至650 µm範圍內、尤佳在400至500 µm範圍內； E. 容積密度在0.8至1.6 g/cm3 範圍內、尤佳1.0至1.4 g/cm3 ； F. 裝填密度在1.0至1.4 g/cm3 範圍內、尤佳1.15至1.35 g/cm3 ； G. 碳含量小於5 ppm，例如小於4.5 ppm，尤佳小於4 ppm； H. Cl含量小於500 ppm、尤佳1 ppb至200 ppm， 其中該ppm及ppb在每種情況下均以壓實之二氧化矽顆粒之總重量計。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有特徵A./F./G.或A./F./H.或A./G./H.之組合，尤佳特徵A./F./G./H.之組合。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有特徵A./F./G.之組合，其中BET表面積在10至30 m2 /g範圍內，裝填密度在1.15至1.35 g/mL範圍內且碳含量小於4 ppm。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有特徵A./F./H.之組合，其中BET表面積在10至30 m2 /g範圍內，裝填密度在1.15至1.35 g/mL範圍內且氯含量在1 ppb至200 ppm範圍內。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有特徵A./G./H.之組合，其中BET表面積在10至30 m2 /g範圍內，碳含量小於4 ppm且氯含量在1 ppb至200 ppm範圍內。
壓實之二氧化矽顆粒較佳地具有特徵A./F./G./H.之組合，其中BET表面積在10至30 m2 /g範圍內，裝填密度在1.15至1.35 g/mL範圍內，碳含量小於4 ppm且氯含量在1 ppb至200 ppm範圍內。
在第一目標之一個實施例中，熔融能量經由固體表面傳輸至二氧化矽顆粒。壓實之二氧化矽顆粒可例如選擇作為二氧化矽顆粒。
固體表面意謂不同於二氧化矽顆粒表面且在將二氧化矽顆粒加熱熔融之溫度下不熔融或崩塌之表面。適於固體表面之材料係例如適合作為坩堝材料之材料。
固體表面原則上可為熟練人員已知且適於此目的之任何表面。舉例而言，坩堝或不為坩堝之單獨組件可用作固體表面。
固體表面原則上可以熟練人員已知且適於此目的之任何方式加熱，以便將熔融能量轉移至二氧化矽顆粒。較佳地，固體表面係藉由電阻加熱或感應加熱來加熱。在感應加熱之情況下，能量係藉助於線圈直接耦合至固體表面中且自此傳遞至其內側。在電阻加熱之情況下，固體表面自外側升溫且將能量自此傳遞至其內側。就此而論，具有低熱容量之加熱腔室氣體，例如氬氣氛圍或含氬氣之氛圍，係有利的。舉例而言，固體表面可電加熱或藉由用火焰自外部焙燒固體表面來加熱。較佳地，將固體表面加熱至一定溫度，該溫度可將足以熔融二氧化矽顆粒之量的能量轉移至二氧化矽顆粒及/或部分熔融之二氧化矽顆粒。
根據本發明之一個實施例，將能量引入至坩堝中並非藉助於火焰，諸如導引至坩堝中或導引至坩堝上之爐頭火焰，使坩堝或其中存在之散裝材料或兩者升溫來執行。
若使用單獨組件作為固體表面，則其可以任何方式與二氧化矽顆粒接觸，例如藉由將該組件放置於二氧化矽顆粒上；或藉由在二氧化矽顆粒之細粒之間引入該組件；或藉由在坩堝與二氧化矽顆粒之間插入該組件；或藉由其中兩種或多於兩種之組合與二氧化矽顆粒接觸。該組件可在熔融能量轉移之前或期間或之前及期間經加熱。
較佳地，熔融能量係經由坩堝之內側轉移至二氧化矽顆粒。在此情況下，坩堝經充分加熱，使得二氧化矽顆粒熔融。坩堝較佳經電阻或感應加熱。溫曖係自坩堝之外側轉移至內側。坩堝內側之固體表面將熔融能量轉移至二氧化矽顆粒。
根據本發明之另一個實施例，熔融能量並非經由氣體隔室轉移至二氧化矽顆粒。此外，較佳地，熔融能量並非藉由用火焰焙燒二氧化矽顆粒而轉移至二氧化矽顆粒。此等排除之能量轉移方式之實例係將一或多個爐頭火焰自上方導引於熔融坩堝中、或導引至二氧化矽上、或兩者。
本發明之第五目標係可藉由第四目標中所描述之方法獲得的石英玻璃體。因此，較佳地亦為一種用於製造石英玻璃體之方法，其中進行根據本發明之第一目標的方法，詳言之，進行步驟(i)至(v)，形成二氧化矽顆粒。自此，如上文所描述，形成玻璃熔體及最終的石英玻璃體。
在一個實施例中，石英玻璃體具有以下特徵中之至少一個，較佳地兩個或兩個以上至全部： A] 氯含量小於1 ppm； B] 鋁含量小於200 ppb； C] 不同於Si、O、H、C之原子的含量小於5 ppm； D] 黏度(p=1013 hPa)在log10 (ƞ (1250℃)/dPas) = 11.4至log10 (ƞ (1250℃)/dPas) = 12.9、或log10 (ƞ (1300℃)/dPas) = 11.1至log10 (ƞ (1300℃)/dPas) = 12.2、或log10 (ƞ (1350℃)/dPas) = 10.5至log10 (ƞ (1350℃)/dPas) = 11.5範圍內； E] 折射率均質性小於10-4 ； F] 圓柱形形式； G] 鎢含量小於5 ppm； H] 鉬含量小於5 ppm； 該ppb及ppm在每種情況下均以石英玻璃體之總重量計。
本發明之第六目標係一種用於製造光纖光導之方法，其包含以下步驟： A/ 提供如本發明之第五目標或其實施例之一中之石英玻璃體，或可根據第四目標獲得之石英玻璃體； 其中該石英玻璃體先經加工以獲得具有至少一個開口之中空體； B/ 經由該至少一個開口將一或多個心軸插入至該石英玻璃體中，以獲得前驅體； C/ 在加熱下拉伸來自步驟B/之前驅體以獲得具有一或多個核心及夾套M1之光纖光導。
步驟 A/ 步驟A/中所提供之石英玻璃體較佳地以本發明之第四及/或第五特徵的特徵為特徵。另外，石英玻璃體亦可藉由重塑方法模塑以得到具有至少一個開口之中空體。尤佳地，可由此獲得的石英玻璃體具有第五目標之特徵。
步驟 B/ 經由石英玻璃體之至少一個開口引入一或多個心軸(步驟B/)。在本發明之情形下，心軸意謂經設計以引入至夾套，例如夾套M1中且經加工以獲得光導之物品。心軸具有石英玻璃之核心。較佳地，心軸包含石英玻璃之核心及包圍核心之夾套層M0。
各心軸具有經選擇以使得其在石英玻璃體中適配之形式。較佳地，心軸之外部形式對應於石英玻璃體之開口之形式。尤佳地，石英玻璃體係管子且心軸係具有圓形截面之棒。
心軸之直徑小於中空體之內徑。較佳地，心軸之直徑比中空體之內徑小0.1至3 mm、例如小0.3至2.5 mm、或小0.5至2 mm、或小0.7至1.5 mm，尤佳小0.8至1.2 mm。
較佳地，石英玻璃體之內徑比心軸之直徑的比率在2:1至1.0001:1範圍內，例如在1.8:1至1.01:1範圍內、或在1.6:1至1.005:1範圍內、或在1.4:1至1.01:1範圍內，尤佳在1.2:1至1.05:1範圍內。
較佳地，石英玻璃體內部未被心軸填充之區域可填充至少一種其他組分，例如二氧化矽粉末或二氧化矽顆粒。
亦可將已存在於另一石英玻璃體中之心軸引入至一石英玻璃體中。在此情況下，該另一個石英玻璃體之外徑小於該石英玻璃體之內徑。引入至石英玻璃體中之心軸亦可存在於兩個或多於兩個其他石英玻璃體中，例如存在於3個或4個或5個或6個或更多個其他石英玻璃體中。
可以此方式獲得的具有一或多個心軸之石英玻璃體在下文中將稱為「前驅體」。
步驟 C/ 在溫熱情況下拉伸前驅體(步驟C/)。所獲得之產物係具有一或多個核心及至少一個夾套M1之光導。
較佳地，前驅體之拉伸係以在1至100 m/h範圍內之速度、例如以在2至50 m/h或3至30 m/h範圍內之速度執行。尤佳地，石英玻璃體之拉伸係以在5至25 m/h範圍內之速度執行。
較佳地，拉伸係在溫熱情況下，在至多2500℃之溫度下，例如在1700至2400℃範圍內之溫度下，尤佳在2100至2300℃範圍內之溫度下執行。
較佳地，前驅體經傳送至烘箱，該烘箱自外部加熱前驅體。
較佳地，前驅體伸展直至達到光導所需之厚度。較佳地，前驅體伸展至1,000至6,000,000倍長度，例如伸展至10,000至500,000倍長度，或伸展至30,000至200,000倍長度，在每種情況下均以步驟A/中所提供之石英玻璃體之長度計。尤佳地，前驅體伸展至100,000至10,000,000倍長度，例如伸展至150,000至5,800,000倍長度或160,000至640,000倍長度或1,440,000至5,760,000倍長度或1,440,000至2,560,000倍長度，在每種情況下均以步驟A/中所提供之石英玻璃體之長度計。
較佳地，前驅體之直徑因伸展而減小在100至3,500範圍內、例如在300至3,000或400至800或1,200至2,400或1,200至1,600範圍內之因數，在每種情況下均以步驟A/中所提供之石英玻璃體之直徑計。
光導，又稱為光波導，可包含適於傳導或引導電磁輻射、尤其是光的任何材料。
傳導或引導輻射意謂使輻射在光導之長度延伸上傳播而不顯著阻礙或衰減輻射之強度。為此，將輻射經由光導之一端耦合至光導中。較佳地，光導傳導在170至5000 nm波長範圍內之電磁輻射。較佳地，由光導引起的在所討論之波長範圍內之輻射的衰減在0.1至10 dB/km範圍內。較佳地，光導具有至多50 Tbit/s之轉移速率。
光導較佳具有超過6 m之捲曲參數。在本發明之情形下，捲曲參數意謂在無外力作用下以自由移動之纖維形式存在的纖維，例如光導或夾套M1之彎曲半徑。
光導較佳被製成可彎曲的。在本發明之情形下，可彎曲意謂光導以20 mm或更小、例如10 mm或更小、尤佳小於5 mm或更小之彎曲半徑為特徵。彎曲半徑意謂在不使光導斷裂之情況下且在不削弱光導傳導輻射之能力之情況下可形成的最小半徑。在傳送通過光導中之彎曲部的光衰減大於0.1 dB時存在削弱。衰減較佳係在1550 nm之參考波長下應用。
較佳地，石英由二氧化矽與少於1 wt%其他物質、例如少於0.5 wt%其他物質、尤佳少於0.3 wt%其他物質構成，在每種情況下均以石英之總重量計。此外，較佳地，以石英之總重量計，石英包含至少99 wt%二氧化矽。
光導較佳具有細長形式。光導之形式係由其長度延伸L及其截面Q限定。光導較佳沿其長度延伸L具有圓形外壁。光導之截面Q始終係以垂直於光導外壁之平面確定。若光導在長度延伸L上係彎曲的，則截面Q係垂直於在光導外壁上一點處之切線確定。光導較佳具有在0.04至1.5 mm範圍內之直徑dL 。光導較佳具有在1 m至100 km範圍內之長度。
光導可包含一或多個核心，例如一個核心、或兩個核心、或三個核心、或四個核心、或五個核心、或六個核心、或七個核心或多於七個核心，尤佳具有一個核心。較佳地，經由光導傳導的超過90%、例如超過95%、尤佳超過98%之電磁輻射係在核心中傳導。為了在核心中傳輸光，如關於光導給出的較佳之波長範圍適用。較佳地，核心之材料係選自由以下組成之群：玻璃或石英玻璃或兩者之組合，尤佳為石英玻璃。核心可彼此獨立地由相同材料或不同材料製成。較佳地，所有核心均由相同材料、尤佳由石英玻璃製成。
各核心具有較佳呈圓形之截面QK 且具有長度為LK 之細長形式。核心之截面QK 與每一其他核心之截面QK 無關。核心之截面QK 可相同或不同。較佳地，所有核心之截面QK 均相同。核心之截面QK 始終在垂直於核心外壁或光導外壁之平面中確定。若核心在長度延伸上為彎曲的，則截面QK 將垂直於在核心外壁上一點處之切線。一個核心之長度LK 與每一其他核心之長度LK 無關。核心之長度LK 可相同或不同。較佳地，所有核心之長度LK 均相同。每個核心較佳具有在1 m至100 km範圍內之長度LK 。每個核心具有直徑dK 。一個核心之直徑dK 與每一其他核心之直徑dK 無關。核心之直徑dK 可相同或不同。較佳地，所有核心之直徑dK 均相同。較佳地，每個核心之直徑dK 在0.1至1000 µm，例如0.2至100 µm或0.5至50 µm，尤佳1至30 µm範圍內。
每個核心垂直於該核心之最大延伸具有至少一個折射率分佈。「折射率分佈」意謂折射率在垂直於核心之最大延伸的方向上恆定或變化。較佳之折射率分佈對應於同心折射率分佈，例如同心折射率輪廓，其中具有最大折射率之第一區域存在於核心之中心中且由具有較低折射率之另一區域包圍。較佳地，每個核心在其長度LK 上僅具有一個折射率分佈。核心之折射率分佈與每一其他核心之折射率分佈無關。核心之折射率分佈可相同或不同。較佳地，所有核心之折射率分佈均相同。原則上，核心亦可具有多個不同折射率分佈。
垂直於核心之最大延伸的每個折射率分佈具有最大折射率nK 。垂直於核心之最大延伸的每個折射率分佈亦可具有進一步降低之折射率。折射率分佈之最低折射率較佳比折射率分佈之最大折射率nK 要低不超過0.5。折射率分佈之最低折射率較佳比折射率分佈之最大折射率nK 要低0.0001至0.15、例如0.0002至0.1、尤佳0.0003至0.05。
較佳地，核心具有在1.40至1.60範圍內、例如在1.41至1.59範圍內、尤佳在1.42至1.58範圍內之折射率nK ，在每種情況下均在λr = 589 nm (鈉D線)之參考波長、20℃溫度及常壓(p = 1013 hPa)下量測。關於這一點之其他詳情，參見測試方法部分。一個核心之折射率nK 與每一其他核心之折射率nK 無關。該等核心之折射率nK 可相同或不同。較佳地，所有該等核心之折射率nK 均相同。
較佳地，光導之每個核心具有在1.9至2.5 g/cm3 範圍內，例如在2.0至2.4 g/cm3 範圍內，尤佳在2.1至2.3 g/cm3 範圍內之密度。較佳地，核心具有小於100 ppb，例如小於20 ppb、或小於5 ppb，尤佳小於1 ppb之殘餘水分含量，在每種情況下均以核心之總重量計。核心之密度與每一其他核心之密度無關。核心之密度可相同或不同。較佳地，所有核心之密度均相同。
若光導包含多於一個核心，則每個核心獨立於其他核心以以上特徵為特徵。所有核心較佳具有相同特徵。
根據本發明，核心由至少一個夾套M1包圍。夾套M1較佳在核心之整個長度上包圍核心。較佳地，夾套M1包圍核心的至少95%，例如核心之至少98%或至少99%，尤佳100%(亦即，整個外壁)之外表面。通常，核心完全由夾套M1包圍直至末端(在每種情況下為最後1-5 cm)。此用以保護核心免受機械損害。
夾套M1可包含折射率低於沿核心之截面QK 輪廓至少一個點P的任何材料，包括二氧化矽在內。較佳地，該在核心之截面QK 之輪廓中的至少一個點係處於核心中心處之點。此外，較佳地，在核心之截面之輪廓中的點P係該核心中具有最大折射率nKmax 之點。較佳地，夾套M1之折射率nM1 比在核心之截面Q之輪廓中至少一個點處的核心之折射率nK 低至少0.0001。較佳地，夾套M1之折射率nM1 比核心之折射率nK 低在0.0001至0.5範圍內，例如在0.0002至0.4範圍內，尤佳在0.0003至0.3範圍內之量。
夾套M1較佳具有在0.9至1.599範圍內、例如在1.30至1.59範圍內、尤佳在1.40至1.57範圍內之折射率nM1 。較佳地，夾套M1形成具有恆定折射率nM1 之光導區域。具有恆定折射率之區域意謂折射率與nM1 平均值的差異不超過0.0001之區域。
原則上，光導可包含其他夾套。尤佳地，該等其他夾套中之至少一個，較佳其中若干個或全部的折射率低於每個核心之折射率nK 。較佳地，光導具有一個或兩個或三個或四個或多於四個包圍夾套M1之其他夾套。較佳地，包圍夾套M1之其他夾套的折射率低於夾套M1之折射率nM1 。
較佳地，光導具有一個或兩個或三個或四個或多於四個包圍核心且由夾套M1包圍(亦即，定位於核心與夾套M1之間)之其他夾套。此外，較佳地，定位於核心與夾套M1之間的其他夾套之折射率高於夾套M1之折射率nM1 。
較佳地，折射率自光導之核心至最外部夾套減小。折射率自核心至最外部夾套之減小可逐步地或連續地發生。折射率之減小可具有不同區段。此外，較佳地，折射率可在至少一個區段中為步階式的且在至少一個其他區段中為連續的。步級可具有相同或不同高度。當然，可在折射率遞減之區段之間佈置折射率遞增之區段。
不同夾套之不同折射率可例如藉由摻雜夾套M1、其他夾套及/或核心來組態。
取決於製備核心之方式，核心在製備之後可能已具有第一夾套層M0。直接鄰接核心之該夾套層M0有時亦稱為整體夾套層。夾套層M0之定位要比夾套M1及(若其存在)其他夾套接近核心之中間點。夾套層M0通常不起光傳導或輻射傳導之作用。實際上，夾套層M0更多地用以在輻射傳輸時使其保持在核心內部。在核心中傳導之輻射由此較佳在自核心至夾套層M0之界面處經反射。此自核心至夾套層M0之界面較佳以折射率之變化為特徵。夾套層M0之折射率較佳低於核心之折射率nK 。較佳地，夾套層M0包含與核心相同之材料，但由於摻雜或添加劑而具有低於核心之折射率。
較佳地，至少夾套M1由二氧化矽製成且具有以下特徵中之至少一個、較佳若干個或全部： a) OH含量小於5 ppm、尤佳小於1 ppm； b) 氯含量小於200 ppm、較佳小於100 ppm、例如小於80 ppm、尤佳小於60 ppm； c) 鋁含量小於200 ppb，較佳小於100 ppb，例如小於80 ppb，尤佳小於60 ppb， d)  ODC含量小於5·1015 /cm3 、例如在0.1·1015 至3·1015 /cm3 範圍內、尤佳在0.5·1015 至2.0·1015 /cm3 範圍內； e) 不同於鋁之金屬的金屬含量小於1 ppm，例如小於0.5 ppm，尤佳小於0.1 ppm； f) 黏度(p=1013 hPa)在log10 (ƞ (1250℃) / dPas) = 11.4至log10 (ƞ (1250℃) / dPas) = 12.9、及/或log10 (ƞ (1300℃) / dPas) = 11.1至log10 (ƞ (1300℃) / dPas) = 12.2、及/或log10 (ƞ (1350℃) / dPas) = 10.5至log10 (ƞ (1350℃) / dPas) = 11.5範圍內； g) 大於6 m之捲曲參數； h) 折射率均質性小於1·10-4 ； i) 轉變點Tg在1150至1250℃範圍內，尤佳在1180至1220℃範圍內， 其中該ppb及ppm各自以夾套M1之總重量計。
較佳地，夾套具有小於1·10-4 之折射率均質性。折射率均質性指示以樣品中所量測之所有折射率之平均值計，在樣品各位置(例如夾套M1或石英玻璃體)處之折射率之最大偏差。為了量測平均值，折射率係在至少七個量測位置處量測。
較佳地，夾套M1具有小於1000 ppb，例如小於500 ppb，尤佳小於100 ppb的不同於鋁之金屬的金屬含量，在每種情況下均以夾套M1之總重量計。然而，通常夾套M1具有至少1 ppb的不同於鋁之金屬之含量。該等金屬係例如鈉、鋰、鉀、鎂、鈣、鍶、鍺、銅、鉬、鈦、鐵及鉻。其可例如以元素形式、以離子形式或作為分子或離子或錯合物之一部分存在。
夾套M1可包含其他成分。夾套M1較佳地含有小於5 ppm、例如小於4.5 ppm、尤佳小於4 ppm之其他成分，其中該ppm在每種情況下均以夾套M1之總重量計。可考慮之其他成分為例如碳、氟、碘、溴及磷。此等其他成分可以元素形式、離子形式、或作為分子或離子或錯合物之一部分存在；但夾套M1通常含有至少1 ppb的不同於Si、O、H、C、Cl之原子。
較佳地，夾套M1包含少於5 ppm碳，例如少於4 ppm或少於3 ppm，尤佳少於2 ppm碳，在每種情況下均以夾套M1之總重量計。然而，通常夾套M1具有至少1 ppb之碳含量。
較佳地，夾套M1具有均質分佈之OH含量、Cl含量或Al含量。
在光導之一個實施例中，夾套M1以重量計構成至少80 wt%、例如至少85 wt%、尤佳至少90 wt%，在每種情況下均以夾套M1及核心之總重量計。較佳地，夾套M1以重量計構成至少80 wt%，例如至少85 wt%，尤佳至少90 wt%，，在每種情況下均以夾套M1、核心及定位於夾套M1與核心之間之其他夾套的總重量計。較佳地，夾套M1以重量計構成至少80 wt%、例如至少85 wt%、尤佳至少90 wt%，在每種情況下均以光導之總重量計。
較佳地，夾套M1具有在2.1至2.3 g/cm3 範圍內，尤佳在2.18至2.22 g/cm3 範圍內之密度。
另一態樣係關於一種可藉由包含以下步驟之方法獲得的光導： A/ 提供如本發明之第五目標中之石英玻璃體，或可藉由根據第四目標之方法獲得的石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以得到具有至少一個開口之中空體； B/ 經由該至少一個開口將一或多個心軸插入至該石英玻璃體中，以獲得前驅體； C/ 在加熱下，牽拉來自步驟B/之該前驅體以獲得具有一或多個核心及一夾套M1之光導。
步驟A/、B/及C/較佳以第四目標中所描述之特徵為特徵。
光導較佳地以第六目標中所描述之特徵為特徵。
本發明之第七目標係關於一種用於製造施照體之方法，其包含以下步驟： (i) 提供根據本發明之第五目標之石英玻璃體，或可藉由根據第四目標之方法獲得的石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以得到中空體； (ii) 視具體情況，用電極適配該中空體； (iii) 用氣體填充該中空體。
步驟 (i) 在步驟(i)中提供石英玻璃體。步驟(i)中所提供之石英玻璃體先經加工以得到包含至少一個開口，例如一個開口、或兩個開口、或三個開口、或四個開口，尤佳一個或兩個開口之中空體。
對於步驟(i)，可藉由根據第五目標之方法或藉由根據第四目標之方法獲得的石英玻璃體較佳。石英玻璃體較佳地具有如第四或第五目標中所描述之特徵。
對於加工根據第七目標之石英玻璃體，可考慮多種可能性。
石英玻璃體原則上可藉由專家已知且適合於製造具有開口之玻璃中空體的所有方式加工，以得到具有開口之中空體。適合方法例如為包含壓縮、吹塑、抽吸或其組合之方法。亦可藉由封閉一個開口，例如藉由將其熔融在一起，自具有兩個開口之中空體製造具有一個開口之中空體。
中空體由包含二氧化矽之材料組成，該材料之數量較佳地在98至100 wt%範圍內，例如在99.9至100 wt%範圍內，尤佳為100 wt%，在每種情況下均以中空體之總重量計。
製備中空體之材料較佳具有以下特徵中之至少一個、較佳若干個、例如兩個或較佳全部： HK1. 以材料之總重量計，二氧化矽含量較佳大於95 wt%、例如大於97 wt%、尤佳大於99 wt%； HK2. 密度在2.1至2.3 g/cm3 範圍內、尤佳在2.18至2.22 g/cm3 範圍內； HK3. 以中空體內部產生之光之量計，在350至750 nm可見光範圍內的至少一個波長下，透光率在10至100%範圍內、例如在30至99.99%範圍內、尤佳在50至99.9%範圍內； HK4. OH含量小於500 ppm、例如小於400 ppm、尤佳小於300 ppm； HK5. 氯含量小於200 ppm、較佳小於100 ppm、例如小於80 ppm、尤佳小於60 ppm； HK6. 鋁含量小於200 ppb，例如小於100 ppb，尤佳小於80 ppb， HK7. 碳含量小於5 ppm，例如小於4.5 ppm，尤佳小於4 ppm； HK8. ODC含量小於5·1015 /cm3 ； HK9. 不同於鋁之金屬的金屬含量小於1 ppm，例如小於0.5 ppm，尤佳小於0.1 ppm； HK10. 黏度(p=1013 hPa)在log10 ƞ (1250℃) = 11.4至log10 ƞ (1250℃)=12.4及/或log10 ƞ (1300℃) = 11.1至log10 ƞ (1350℃)=11.7及/或log10 ƞ (1350℃) = 10.5至log10 ƞ (1350℃)=11.1範圍內； HK11. 轉變點Tg在1150至1250℃範圍內，尤佳在1180至1220℃範圍內， 其中該ppm及ppb各自以中空體之總重量計。
步驟 (ii) 較佳地，步驟(i)之中空體在填充氣體之前用電極、較佳兩個電極適配。較佳地，電極連接至電流之來源。較佳地，電極連接至施照體插口。
電極之材料較佳係選自金屬之群。原則上，電極材料可選自在施照體之操作條件下不會氧化、腐蝕、熔融或以其他方式削弱其形式或作為電極之電導率的任何金屬。電極材料較佳係選自由以下組成之群：鐵、鉬、銅、鎢、錸、金及鉑或選自其之至少兩種，鎢、鉬或錸較佳。
步驟 (iii) 用氣體填充在步驟(i)中提供且在步驟(ii)中視情況適配有電極之中空體。
填充可以熟練人員已知且適於填充之任何方法執行。較佳地，氣體係經由至少一個開口饋入至中空體中。
較佳地，中空體在用氣體填充之前抽空，較佳抽空至小於2毫巴之壓力。藉由隨後引入氣體，用氣體填充中空體。可重複此等步驟以便減少空氣雜質，尤其是氧氣。較佳地，重複此等步驟至少兩次、例如至少三次或至少四次、尤佳至少五次，直至其他氣體雜質，諸如空氣，尤其是氧氣的量足夠低。對於填充具有一個開口之中空體而言，此程序尤佳。
在包含兩個或多於兩個開口之中空體中，中空體較佳係經由該等開口之一填充。在用氣體填充之前中空體中存在之空氣可經由至少一個其他開口離開。氣體饋入至中空體直至其他氣體雜質，諸如空氣，尤其是氧氣之量足夠低。
較佳地，中空體係用惰性氣體；或用兩種或多於兩種惰性氣體之組合；例如用氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或其中兩種或多於兩種之組合；尤佳用氪氣、氙氣、或氮氣及氬氣之組合填充。用於施照體之中空體的填充材料更佳為氘及汞。
較佳地，中空體在填充氣體之後封閉，以使得在進一步加工期間氣體不會離開、在進一步加工期間無空氣自外部進入或兩種情況皆有。封閉可藉由熔融或置放帽蓋來執行。適合之蓋例如為石英玻璃蓋，其例如熔融至中空體或施照體插口上。較佳地，中空體係藉由熔融來封閉。
施照體包含中空體及視情況選用之電極。施照體較佳具有以下特徵中之至少一個、例如至少兩個、或至少三個、或至少四個、尤佳至少五個： I.) 體積在0.1 cm3 至10 m3 範圍內、例如在0.3 cm3 至8 m3 範圍內、尤佳在0.5 cm3 至5 m3 範圍內； II.) 長度在1 mm至100 m範圍內、例如在3 mm至80 m範圍內、尤佳在5 mm至50 m範圍內； III.) 輻射角在2至360°範圍內、例如在10至360°範圍內、尤佳在30至360°範圍內； IV.) 光輻射在145至4000 nm波長範圍內、例如在150至450 nm或800至4000 nm範圍內、尤佳在160至280 nm範圍內； V.) 功率在1 mW至100 kW範圍內、尤佳在1 kW至100 kW範圍內或在1至100 W範圍內。
另一態樣係關於一種可經由包含以下步驟之方法獲得的施照體： (i) 提供根據本發明之第五目標之石英玻璃體，或可根據本發明之第四目標獲得的石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以得到中空體； (ii) 必要時，用電極適配該中空體； (iii) 用氣體填充該中空體。
步驟(i)、(ii)及(iii)較佳以第七目標過程中描述之特徵為特徵。
施照體較佳以第七目標中所描述之特徵為特徵。
本發明之第八目標係關於一種用於製造成型體之方法，其包含以下步驟： (1) 提供根據本發明之第五目標之石英玻璃體，或由根據第四目標之方法獲得的石英玻璃體； (2) 使該石英玻璃體成型以得到成型體。
步驟(1)中所提供之石英玻璃體係根據第五目標或可藉由根據本發明之第四目標之方法獲得的石英玻璃體。所提供之石英玻璃體較佳地具有第一或第五目標之特徵。
步驟 (2) 為了使步驟(1)中提供之石英玻璃體成型，原則上熟練人員已知且適於使石英玻璃成型之任何方法均為可能的。較佳地，如在第一、第四及第五態樣之上下文中所描述，使石英玻璃體成型以獲得成型體。此外，較佳地，成型體可藉助於玻璃吹製者已知之技術成型。
成型體原則上可呈可由石英玻璃成型之任何形狀。較佳之成型體為例如： - 具有至少一個開口之中空體，諸如圓底燒瓶及立式燒瓶， - 用於該等中空體之夾具及帽蓋， - 開放式製品，諸如碗及船(晶圓載體)， - 呈開放式或封閉式佈置之坩堝， - 板片及窗， - 比色管， - 管子及中空圓柱，例如反應管、截面管、立方體腔室， - 棒、桿及塊體，例如呈圓形或角形、對稱或不對稱形式， - 在一端或兩端封閉之管子及中空圓柱， - 圓頂及鐘狀物， - 凸緣， - 透鏡及稜鏡， - 彼此焊接之部件， - 彎曲部件，例如凸形或凹形表面及板片，彎曲棒及管子。
根據一個實施例，成型體在成型之後可經處理。為此，原則上，結合第一態樣所描述的適於石英玻璃體後處理之所有方法均為可能的。較佳地，成型體可例如藉由鑽孔、搪磨、外部研磨、減小尺寸或拉伸進行機械加工。
另一態樣係關於一種可藉由包含以下步驟之方法獲得的成型體： (1) 提供根據本發明之第五目標之石英玻璃體，或可藉由根據本發明之第四目標之方法獲得的石英玻璃體； (2) 對該石英玻璃體進行模塑以獲得成型體。
步驟(1)及(2)較佳由在第八目標過程中描述之特徵為特徵。
成型體較佳由在第八目標過程中所描述之特徵為特徵。
本發明之第九目標係一種用於在基板上製造塗層之方法，其包含以下步驟： |A| 提供可根據第一目標或其實施例獲得之二氧化矽懸浮液及基板； |B| 將一層該二氧化矽懸浮液施加至該基板上； 其中在該基板上形成塗層。
步驟|A|中所提供之二氧化矽懸浮液可藉由根據本發明之第一目標的方法獲得。二氧化矽懸浮液可具有對應於結合第一目標所描述之實施例的其他特徵。
步驟|B|中之施加原則上可藉由專家已知且適於製造塗層之所有方法進行，其中該基板至少部分塗佈二氧化矽懸浮液。
在另一實施例中，該施加可為將二氧化矽懸浮液沈積於基板上、或將該基板浸沒於二氧化矽懸浮液中、或兩種形式之組合。藉由沈積二氧化矽懸浮液進行施加可例如藉由旋塗、飽和、傾倒、滴注、濺射、噴灑、掃射、塗佈或印刷，例如經由計量泵或噴墨印刷、網版印刷、凹版印刷、平版印刷或緩衝印刷於基板上來進行。二氧化矽懸浮液可施加達到在0.01 µm至250 µm範圍內，例如在0.1 µm至50 µm範圍內之濕膜厚度。
『施加』亦意謂經由輔助材料將所用二氧化矽懸浮液施加至基板上。施加中使用之二氧化矽懸浮液可經由噴嘴噴灑至基板上、濺射或經由槽式噴嘴施加。其他符合條件之方法係簾式澆鑄及旋塗。二氧化矽懸浮液亦可經由滾筒或輥施加至該基板之表面。已知之噴灑或濺射方法係例如經由噴嘴微量施配或數位印刷，其中施加中所使用之二氧化矽懸浮液可使用或僅將二氧化矽懸浮液滴注至基板上。
若利用浸沒，則可將基板自浴槽中之二氧化矽懸浮液中取出。若僅塗佈部分基板，則可僅將待塗佈之表面浸沒於二氧化矽懸浮液中且再例如按浸塗所實施的那樣取出。不同塗層厚度可藉由重複浸沒獲得；且塗層厚度可經由二氧化矽懸浮液之黏度及固體組分設定。藉由此方式，獲得的二氧化矽懸浮液之濕塗層厚度可在0.5至1000 µm範圍內，較佳地在5至250 µm範圍內，尤佳在10至100 µm範圍內。
其後可為但不必為步驟|C|，減少塗層中之液體組分。步驟|C|進行直至塗層之液體組分以該塗層之總重量計達到或降低至低於設定點。此設定點可例如為10 wt%、5 wt%、2 wt%或甚至0.2 wt%，該wt%在每種情況下均以塗層之總重量計。原則上，專家已知且看來適合之所有方法均可考慮，特別是至少一種選自包含以下之群的方法：在加熱下乾燥、經由用氣體或氣體混合物覆蓋塗層進行乾燥、在降低之環境壓力下蒸發液體、激發液體分子在例如微波作用下移動，諸如此類。該等方法中之兩種多於兩種的組合亦可考慮，其中該組合可在空間及/或時間上重疊，在空間及/或時間上連續地重疊、及/或在空間及/或時間上重疊。在本文中，重疊意謂在後續方法開始時，前一種方法尚未完成。
本發明將藉由以上圖式示出。該等圖式未按真實比例且不意圖限制本發明。 圖式詳細說明
圖1示意性地顯示製造二氧化矽懸浮液之方法，其至少包含以下步驟：(i)提供二氧化矽粉末101 ；(ii)提供液體102 ；(iii)將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液103 ；(iv)用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液104 ；以及(v)使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置105 。
圖2示意性地顯示含有三個過濾層級之過濾器佈置，該三個過濾層級各自具有第一過濾器211 、第二過濾器212 及第三過濾器213 。此等過濾層級係沿下游依序佈置。
圖3示意性地顯示含有三個過濾層級之另一種過濾器佈置。在二氧化矽懸浮液穿過具有過濾器之第一過濾層級311 之後，懸浮液在通往第二過濾層級之途中分開，其中一部分懸浮液穿過第二過濾層級之過濾器A312 且另一部分懸浮液穿過過濾器B313 。接著，該懸浮液再合併且通至具有過濾器之第三過濾層級314 。
圖4示意性地顯示製造石英玻璃體之方法，其含有方法步驟411 、412 及413 。在步驟i.)411 中，提供二氧化矽顆粒。在步驟ii.)412 中，自二氧化矽顆粒形成玻璃熔體。在步驟iii.)413 中，由至少一部分玻璃熔體形成石英玻璃體。
圖5圖解a)顯示例如二氧化矽粉末之漿液，其係本發明方法之基礎。該圖顯示粒度小於1 µm的一定量充分地分散之粒子，以及在1至5 µm及10至100 µm範圍內之一系列聚結物。圖b)顯示藉由分散根據圖a)之二氧化矽漿液獲得的二氧化矽懸浮液之粒度分佈。現所有粒子均分散。顯示出沒有粒度超過1 µm之二氧化矽粒子。後續過濾維持圖5 b)中二氧化矽粒子之粒度分佈；但不為二氧化矽之粒子分開。
圖6顯示在自熔融罐中取出之後約1 m之(熱)玻璃體的比較圖像，其中所用熔體係由以下形成之顆粒：a)未過濾之二氧化矽懸浮液；b)玻璃體，其中所用熔體係根據本發明過濾之二氧化矽懸浮液的顆粒；c)玻璃體，其中所用熔體係如實例15-4中之顆粒，換言之，熱解二氧化矽之懸浮液在過濾之前用球磨機(氧化鋯球及塗有聚胺酯之杯體)處理。
圖7顯示兩種不同的經冷卻石英玻璃體。圖像a)中之石英玻璃體係由未如本發明中所述處理的二氧化矽粒子之懸浮液製造。其含有大量較大氣泡。圖像b)中之石英玻璃體係基於根據本發明之二氧化矽懸浮液製造。可見極少氣泡。
測試方法 a.OH 含量
玻璃之OH含量係藉由紅外光譜分析來量測。採用D. M. Dodd及D. M. Fraser 「Optical Determinations of OH in Fused Silica」 (J.A.P. 37, 3991 (1966))之方法。採用FTIR光譜儀(傅立葉變換(Fourier transform)紅外光譜儀，Perkin Elmer之現行System 2000)代替其中所提及之裝置。關於光譜之分析原則上可對在約3670 cm−1 下之吸收帶或在約7200 cm−1 下之吸收帶執行。吸收帶之選擇係基於經由OH吸收之透射率損失在10與90%之間來進行。
b.缺氧中心 (ODC) 在定量偵測中，ODC(I)吸收係在165 nm下，藉助於透射率量測，以厚度在1-2 mm之間的探針，使用McPherson, Inc. (USA)之VUVAS 2000型真空UV光譜儀量測。
則： N= α / σ
其中 N = 缺陷濃度[1/cm³] α =  ODC(I)帶之光學吸收[1/cm，以e為底] σ = 有效截面積[cm²] 其中有效截面積設定為σ=7.5·10-17 cm2 (來自L. Skuja, 「Color Centers and Their Transformations in Glassy SiO2 」, Lectures of the summer school 「Photosensitivity in optical Waveguides and glasses」, 1998年7月13-18日, Vitznau, Switzerland)。
c.元素分析 c-1)將固體樣品碾碎。接著，藉由以下方式清潔約20 g樣品：將其引入至耐HF之容器中，用HF完全覆蓋，並在100℃下熱處理一小時。在冷卻之後，丟棄酸並用高純度水清潔樣品數次。接著，在乾燥箱中乾燥容器及樣品。
接下來，稱取約2 g固體樣品(如上所述清潔的碾碎之材料；未預處理之粉塵等)放入耐HF之萃取容器中且溶解於15 ml HF (50 wt%)中。將萃取容器封閉並在100℃下熱處理直至樣品完全溶解。接著，打開萃取容器並在100℃下進一步熱處理，直至溶液完全蒸發。同時，用15 ml高純度水填充萃取容器3次。將1 ml HNO3 引入至萃取容器中，以便溶解分離之雜質並用高純度水填充達到15 ml。接著，準備好樣品溶液。
c-2) ICP-MS / ICP-OES量測 取決於預期之元素濃度，採用OES抑或MS。典型地，MS之量測值係1 ppb，且OES之量測值係10 ppb (在每種情況下均以稱重之樣品計)。用量測裝置量測元素濃度係根據裝置製造商(ICP-MS：Agilent 7500ce；ICP-OES：Perkin Elmer 7300 DV)之規定並使用經認證之校準用參考液體執行。接著，基於探針之初始重量(2 g)，轉化由該裝置量測之溶液(15 ml)中的元素濃度。
附註：應記住，為了量測所討論之元素濃度，酸、容器、水及裝置必須足夠純。此係藉由萃取不含石英玻璃之空白樣品來檢查。
以下元素係以此方式量測：Li、Na、Mg、K、Ca、Fe、Ni、Cr、Hf、Zr、Ti、(Ta)、V、Nb、W、Mo、Al。
c-3)以液體形式存在之樣品的量測係如上文所描述執行，其中省略根據步驟d-1)之樣品製備。將15 ml液體樣品引入至萃取燒瓶中。無需基於初始樣品重量進行轉化。
d.測定液體之密度 為了量測液體之密度，稱取精確確定體積之液體放入對液體及其成分呈惰性之量測裝置中，其中量測容器之空重及填充重量。密度以兩個重量量測值之間的差值除以所引入液體之體積得出。
e.氟離子測定 將15 g石英玻璃樣品碾碎並藉由在70℃下於硝酸中處理來清潔。接著，將樣品用高純度水洗滌數次，且接著乾燥。稱取2 g樣品放入鎳坩堝中並用10 g Na2 CO3 及0.5 g ZnO覆蓋。將坩堝用Ni蓋封閉並在1000℃下烘烤一小時。接著，將鎳坩堝用水填充並使其沸騰直至熔體外皮完全溶解。將溶液轉移至200 ml量測燒瓶中並用高純度水填充達到200 ml。在使未溶解成分沈降之後，取30 ml並轉移至100 ml量測燒瓶中，添加0.75 ml冰乙酸及60 ml TISAB並用高純度水填滿。將樣品溶液轉移至150 ml玻璃燒杯中。
樣品溶液中氟離子含量之量測係藉助於適用於預期濃度範圍之離子敏感性(氟離子)電極及如製造商規定之顯示裝置(此處為氟離子選擇性電極及參考電極F-500與R503/D，連接至pMX 3000/pH/ION，來自Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH)執行。用溶液中之氟離子濃度、稀釋因數及樣品重量，計算石英玻璃中之氟離子濃度。
f.測定氯 (＞= 50 ppm) 將15 g石英玻璃樣品碾碎並藉由在約70℃下用硝酸處理來清潔。隨後，將樣品用高純度水沖洗數次，且接著乾燥。接著，將2 g樣品填充至用於壓力容器之PTFE插入物中，用15 ml NaOH (c=10 mol/l)溶解，用PTFE蓋封閉並置放於壓力容器中。將其封閉並在約155℃下熱處理24小時。冷卻之後，將PTFE插入物移出並將溶液完全轉移至100 ml量測燒瓶中。此處，添加10 ml HNO3 (65 wt%)及15 ml乙酸鹽緩衝液，使其冷卻且用高純度水填充至100 ml。將樣品溶液轉移至150 ml玻璃燒杯中。樣品溶液具有在5與7之間範圍內之pH值。
樣品溶液中氯離子含量之量測係藉助於適用於預期濃度範圍之離子敏感性(氯離子)電極及如製造商規定之顯示裝置(此處為Cl-500型電極及R-503/D型參考電極，附接至pMX 3000/pH/ION，來自Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH)執行。
g.氯含量 ( ＜ 50 ppm) 石英玻璃中＜ 50 ppm直至0.1 ppm之氯含量係藉由中子活化分析(NAA)量測。為此，自所研究之石英玻璃體取3個孔，其各自具有3 mm直徑及1 cm長度。將其送至研究機構進行分析，在此情況下送至德國美因茨(Mainz, Germany)的Johannes-Gutenberg University之核化學研究所。為了排除樣品中之氯污染，在即將量測之前，佈置在HF浴中對樣品進行徹底清潔。將各孔量測數次。接著，結果及孔由研究機構送回。
h. 光學性質 石英玻璃樣品之透射率係用來自Perkin Elmer之商用光柵光譜儀或FTIR-光譜儀(Lambda 900 [190-3000 nm]或System 2000 [1000-5000 nm])量測。該選擇係由所需量測範圍確定。
為了量測絕對透射率，在平行平面上對樣品體拋光(表面粗糙度RMS ＜ 0.5 nm)並藉由超音波處理清除掉表面之所有殘餘物。樣品厚度為1 cm。在由雜質、摻雜劑等引起之預期較強透射率損失的情況下，可選擇更厚或更薄樣品以便將其保持在裝置之量測範圍內。選擇樣品厚度(量測長度)，在該樣品厚度下由於輻射穿過樣品而僅產生輕微假像且同時量測到足夠偵測之效應。
為量測不透明度，將樣品置放於積分球之前。不透明度係使用量測之透射率值T，根據下式計算：O = 1/T = I0 /I。
i.管子或棒中之折射率及折射率分佈 管子/棒之折射率分佈可藉助於York Technology Ltd. Preform Profiler P102或P104表徵。為此，將棒置放於量測腔室中，該腔室緊密封閉。接著，將量測腔室用浸沒油填充，該浸沒油在633 nm測試波長下之折射率極類似於最外部玻璃層在633 nm下之折射率。接著，雷射束通過量測腔室。在量測腔室後面(沿輻射之方向)安裝有偵測器，該偵測器量測(進入量測腔室之輻射與離開量測腔室之輻射相比較的)偏向角。在假定棒之折射率分佈具有放射對稱性情況下，可藉助於逆阿貝爾變換(inverse Abel transformation)重構徑向折射率分佈。此等計算係藉由裝置製造商York之軟體執行。
樣品之折射率係以與上文所描述類似之方式，用York Technology Ltd. Preform Profiler P104量測。在各向同性樣品之情況下，折射率分佈之量測僅得出一個值，即折射率。
j.碳含量 二氧化矽顆粒及二氧化矽粉末之表面碳含量之定量量測係用來自Leco Corporation, USA之碳分析儀RC612，藉由用氧氣使所有表面碳污染物(除SiC之外)完全氧化以獲得二氧化碳來執行。為此，稱取4.0 g樣品並引入至石英玻璃盤中之碳分析儀中。將樣本浸泡於純氧氣中並加熱至900℃，保持180秒。藉由碳分析儀之紅外偵測器量測所形成之CO2 。在此等量測條件下，偵測極限≤ 1 ppm (重量百萬分率)碳。
適於使用以上所提及之碳分析儀進行此分析之石英玻璃船可作為LECO分析儀之消耗品獲得，該分析儀在實驗室用品供應市場上LECO編號為781-335，在本發明之情況下係來自Deslis Laborhandel, Flurstraße 21, D-40235 Dusseldorf (Germany), Deslis編號LQ-130XL。該種船具有約25 mm/60 mm/15 mm之寬度/長度/高度尺寸。石英玻璃船經樣品材料填充達到其高度的一半。對於二氧化矽粉末，可達到1.0 g樣品材料之樣品重量。偵測下限則為＜1 wt ppm碳。在相同船中，達到相同填充高度需要4 g二氧化矽顆粒之樣品重量(平均粒度在50至500 µm範圍內)。偵測下限則為約0.1 wt ppm碳。當樣品之量測表面積分為空樣品(空樣品=以上方法但用空石英玻璃船)之量測表面積分的不大於三倍時，達到偵測下限。
k.捲曲參數 捲曲參數(亦稱為：「纖維捲曲」)係根據DIN EN 60793-1-34:2007-01 (德語版之標準IEC 60793-1-34:2006)量測。量測係根據附件A於章節A.2.1、A.3.2及A.4.1中描述之方法(「極值技術」)進行。
l.衰減 衰減係根據DIN EN 60793-1-40:2001 (德語版之標準IEC 60793-1-40:2001)量測。量測係根據附件中描述之方法(「回切法」)在λ=1550 nm之波長下進行。
m. 漿液或懸浮液之黏度 將漿液用脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)製造成30 wt%固體含量之濃度。接著使用Anton-Paar公司之MCR102量測黏度。為此，以5轉/分鐘(rpm)量測黏度。黏度係在23℃溫度及1013 hPa氣壓下量測。對懸浮液使用相同程序。
n. 搖變性及搖變增黏性 -n1. 搖變性
將漿液或懸浮液用脫礦質水(Direct-Q 3UV，millipore，水品質：18.2 MΩcm)製造成30 wt%固體含量之濃度。接著，用Anton-Paar公司之MCR102，利用球-盤佈置測定搖變性。為此，以5及50轉/分鐘(rpm)量測黏度。第一值及第二值之商得到搖變性指數。量測係在23℃溫度下進行。
-n2. 搖變增黏性 將漿液或懸浮液用脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)製造以獲得60%(w/w)固體含量之濃度。接著，用來自Malvern Panalytical Ltd.的帶槳式攪拌器之Kinexus pro+流變儀，以25 /s或100 /s之恆定剪切速率測定在25℃下回火之漿液或懸浮液的黏度，持續15分鐘。
o.漿液之 ζ 電位 為了量測ζ電位，利用ζ電位單元(Flow Cell, Beckman Coulter)。將樣品溶解於脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)中以獲得具有1 g/L濃度之20 mL溶液。經由添加具有0.1 mol/L及1 mol/L濃度之HNO3 溶液及具有0.1 mol/L濃度之NaOH溶液將pH值設定為7。量測係在23℃之溫度下進行。
p. 漿液或懸浮液之等電點 對於等電點，利用ζ電位量測單元(Flow Cell, Beckman Coulter)及自動滴定儀(DelsaNano AT, Beckman Coulter)。將樣品溶解於脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)中以獲得具有1 g/L濃度之20 mL溶液。藉由添加具有0.1 mol/L及1 mol/L濃度之HNO3 溶液及具有0.1 mol/L濃度之NaOH溶液改變pH值。等電點係ζ電位等於0時之pH值。量測係在23℃之溫度下進行。
q. 漿液或懸浮液之 pH 值 漿液之pH值係使用來自Wissenschaftlich-Technische-Werkstätten GmbH之WTW 3210量測。來自WTW之pH 3210 Set 3用作電極。量測係在23℃之溫度下進行。
r. 固體含量 將該漿液或懸浮液樣品之稱重部分m1 加熱至500℃，保持4小時，在冷卻之後再稱重(m2 )。固體含量w係以m2 /m1 *100 [Wt%]給出。
s. 容積密度 散裝材料之容積密度係根據標準DIN ISO 697:1984-01，用來自Powtec之SMG 697量測。散裝材料(二氧化矽粉末或顆粒)不會結塊。
t.裝填密度 散裝材料之裝填密度係根據標準DIN ISO 787:1995-10量測。二氧化矽粉末及二氧化矽顆粒特別適合作為散裝材料。
u.量測孔隙尺寸分佈 孔徑分佈係根據DIN 66133(在480 mN/m之表面張力及140°之接觸角下)測定。為了量測小於3.7 nm之孔徑，使用來自公司Porotec之Pascal 400。為了量測3.7 nm至100 µm之孔徑，使用來自Porotec之Pascal 140。在量測之前，使樣品經歷壓力處理。為此，使用手動液壓機(來自Specac Ltd., River House, 97 Cray Avenue, Orpington, Kent BR5 4HE,  U.K.之訂單編號15011)。稱取250 mg樣品材料放入來自Specac Ltd.的具有13 mm內徑之「糰粒螺模」中並根據顯示器，裝載1公噸重物。保持此負荷5秒且視需要，進行再調整。接著，使樣品鬆弛並在循環空氣乾燥櫃中，在105±2℃下乾燥4小時。
稱取樣品放入精確度為0.001 g之型號10穿透計中，且為了實現量測之良好再現性，對其進行選擇以使得「所用之材積」，亦即用於填充穿透計的Hg體積百分比，在總Hg體積之20%與40%之間的範圍內。接著，將穿透計緩慢抽空至50 µm Hg並在此壓力下保持5分鐘。以下參數直接由量測裝置之軟體提供：總孔隙體積、總孔隙表面積(假定孔隙呈圓柱形)、平均孔隙半徑、峰孔隙半徑(最常見之孔隙半徑)、峰值n. 2孔隙半徑(μm)。
v.一次粒度 一次粒度係使用Zeiss Ultra 55型掃描電子顯微鏡(SEM)量測。將樣品懸浮於脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)中以獲得極稀懸浮液。將懸浮液用超音波探針(UW 2070，Bandelin electronic，70 W，20 kHz)處理1分鐘，且接著施加至碳黏合墊上。
w.懸浮液之平均粒度 懸浮液之平均粒度係使用雷射偏轉法，根據用戶手冊，使用可獲自英國Malvern Instruments Ltd.之Mastersizer 2000量測。將樣品懸浮於脫礦質水(Direct-Q 3UV，Millipore，水品質：18.2 MΩcm)中以獲得具有1 g/L濃度之20 mL懸浮液。將懸浮液用超音波探針(UW 2070，Bandelin electronic，70 W，20 kHz)處理1分鐘。
x.固體之粒度及核心尺寸 固體之粒度及核心尺寸係根據用戶手冊，使用可獲自德國Retsch Technology GmbH之Camsizer XT量測。軟體給出樣品之D10、D50及D90值。
y.BET 量測 為了量測比表面積，使用根據DIN ISO 9277:2010之靜態容量BET法。在BET量測中，使用「NOVA 3000」或「Quadrasorb」(可獲自Quantachrome)，其根據SMART法(「自適應投加速率下之吸附方法(Sorption Method with Adaptive dosing Rate)」)操作。微孔分析係使用t曲線方法(p/p0 = 0.1-0.3)執行，且中孔分析係使用MBET方法(p/p0 = 0.0-0.3)執行。作為參考材料，使用可獲自Quantachrome之標準氧化鋁SARM-13及SARM-214。稱取量測單元(清潔且乾燥)之皮重。量測單元之類型的選擇使得引入之樣品材料及填料棒儘可能多地填充量測單元且死空間減至最小。將樣品材料引入至量測單元中。樣品材料之量的選擇使得量測值之期望值對應於10-20 m²/g。將量測單元固定於BET量測裝置(無填料棒)之烘烤位置中並抽空至＜200毫巴。抽空之速度係設定成使得無材料自量測單元漏出。在此狀態下在200℃下烘烤1小時。在冷卻之後，對填充樣品之量測單元稱重(原始值)。接著，自重量原始值減去皮重=淨重=樣品重量。接著，將填充棒引入至量測單元中，再次將其固定於BET量測裝置之量測位置處。在開始量測之前，將樣品標識及樣品重量輸入軟體中。開始量測。量測氮氣(N2 4.0)之飽和壓力。將量測單元抽空並使用氮氣浴冷卻至77 K。使用氦氣(He 4.6)量測死空間。再次將量測單元抽空。執行具有至少5個量測點之多點分析。N2 4.0因具吸收性而使用。比表面積係以m2 /g給出。
z.玻璃體之黏度 玻璃之黏度係根據DIN ISO 7884-4:1998-02標準，使用來自TA Instruments之401型彎曲樑玻璃黏度計，以製造商之軟體WinTA (當前版本9.0)在Windows 10中量測。支撐物之間的支撐寬度為45 mm。自均質材料之區域切割具有矩形截面之樣品棒(樣品之頂側及底側具有至少1000喱之精飾)。在加工之後樣品表面具有粉粒尺寸= 9 µm與RA = 0.15 µm。樣品棒具有以下尺寸：長度= 50 mm，寬度= 5 mm及高度= 3 mm (依序為：長度、寬度、高度，如同標準文件中一般)。量測三個樣品且計算平均值。樣品溫度係使用緊密抵靠樣品表面之熱電偶量測。使用以下參數：加熱速率= 25 K直至最大值1500℃，負載重量= 100 g，最大彎曲= 3000 µm (與標準文件之偏差)。
實例 本發明藉由以下實例說明。本發明不限於該等實例。
E. 1. 自二氧化矽粉末製造二氧化矽顆粒 E15-x ： 將熱解二氧化矽之漿液(BET=30 m2 /g，懸浮液中之平均粒度=100 nm)放入帶有攪動器/槳式幾何結構之混合器中的去離子水(L=0.1 µS/cm)中並均質化。均質化混合物之固體含量係55 wt%。在E15-2 、E15-3 之情況下，接著用超音波發生器處理懸浮液，如表2中所示。接著，使所有懸浮液E15-x 通過過濾器佈置。在過濾之前進行之粒度及元素分析顯示於表3中。
在實例E15-1 至E15-4 中，選擇具有編號1至3.之三個過濾器的過濾器佈置(順序自1.沿下游至2.至3.)。此如下所示： 1. 過濾器：Acura Multiflow® (PP-多層深層過濾器)，過濾精細度10 µm，分離率80%； 2. 過濾器：Acura Promelt® (PP深層過濾器)，過濾精細度1 µm，分離率99.9%； 3. 過濾器：Acura Multiflow® (PP-多層深層過濾器)，過濾精細度0.5 µm，分離率80%。
實例E15-1 係 如先前所述製造，但未用超音波處理。
對於E15-2 ， 選擇UIP 1000 hdT-230型超音波發生器(Hielscher Ultrasonics GmbH, Teltow(德國))，利用鈦探針BS4d55，以及變幅桿B4-1.2及FC100L1K-1S穿越流池。選擇950 W/l之功率密度及180 l/h之流量。
對於E15-3 ，選擇功率密度為550 W/l且流量為250 l/h的Bandelin(柏林(Berlin)(德國))之渦流反應器艙WB 4-1604超音波發生器。
在實例E15-4 中，程序如E -15-x 中所述；但在進行微過濾之前，在Netzsch Feinmahltechnik GmbH (德國塞爾布(Selb, Germany))之Diskus 20型球磨機中，按以下操作參數進行處理來替代超音波處理：速度900 rpm，流量250 l/h，球磨機尺寸500 µm。表 2
實例    E15-1 E15-2 E15-3 E15-4
離析劑體積 Kg 10 10 10 10
Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Ti、V、W、Zn、Zr之總濃度 ppm 0.38 0.24 0.31 0.57
水 等級* 公升 VE 5.4 VE 5.4 VE 5.4 VE 5.4
US處理    無超音波處理       無超音波處理、球磨機
功率密度 W/l 950 550
處理時間 秒 7 40
溫度 ℃ 34 30
                 
分散液 固體含量    wt.-% 55 61.4 63.7 55
表 3
實例 E15-1 E15-2 E15-3 E15-4
平均粒度 µm 3.72 0.197 0.202 0.225
粒度分佈D10 µm 0.074 0.057 0.059 0.102
粒度分佈D50 µm 0.236 0.174 0.188 0.208
粒度分佈D90 µm 14.72 0.37 0.361 0.376
C含量 ppm ＜50 ＜50 ＜50 ＜50
Cl含量 ppm ＜60 ＜60 ＜60 ＜60
Al含量 ppb 24 43 40 240
Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Ti、V、W、Zn、Zr之總濃度 ppb 368 2240 854 7000
鹼土金屬含量 ppb 53 193 82 3900
不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量 ppm 0.4 2.3 0.9 7.2
根據分散步驟之金屬離子輸入量(超音波/球磨機)* 因數 1.0 9.3 2.8 12.3
粒度分佈比率D90/D10 (近似值) 因數 200 6 6 4
過濾器分佈工作壽命 公升 ＜100 ＜800 ＞1000 ＞1000
* 此利用分散之前E15-2至E15-4之金屬離子含量(表2第3行)，以實例E15-2至E15-4之商給出金屬離子含量(表3第9行之總量)。
將實例15-1與其他實例E15-2至E15-4相比較顯示，在分散步驟之後，懸浮液中之平均粒度相較於未另外分散之比較懸浮液明顯變低且粒度分佈明顯變窄。
藉由用950 W/l功率密度之超音波分散顯示在較小平均粒度下實現良好均質化，但在分析證明中，不同於Si、O、H、C及Cl之元素，特別是金屬原子之含量增加。在進一步加工成石英玻璃時，此等意謂不溶性粒子或形成氣泡。此等粒子僅部分保留在過濾器佈置中。當使用球磨機進行分散時，觀察到相當的甚至更明顯之研究結果。
根據本發明之實例E15-2及E-15-3顯示良好的一致分散及較低的不同於Si、O、H、C及Cl之元素含量。極大部分的不同於Si、O、H、C及Cl之元素粒子保留在過濾器佈置中。
實例E15-3及E15-4中之過濾器佈置顯示在更換前比實例E15-1要長至少八倍之工作壽命(過濾器佈置工作壽命)；但在E15-4中，由用球磨機進行之分散步驟引起的金屬離子輸入明顯高於E15-3中。
由此得到純二氧化矽懸浮液，且同時過濾器佈置具有較長工作壽命。
當用球磨機分散時，金屬(Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、Hf、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、Ti、V、W、Zn、Zr)之輸入明顯高於當用超音波分散時之情形。
2. 過濾器佈置中之不同過濾器組合 E16-x ： 如前所述，將熱解二氧化矽之漿液(BET=30 m2 /g，懸浮液中之平均粒度=100 nm)放入帶有攪動器/槳式幾何結構之混合器中的去離子水(L=0.1 µS/cm)中並均質化。均質化混合物之固體含量係63 wt%。接著，用超音波發生器(分級：550 W/l，流量：250 l/h，處理時間30秒)處理所有漿液。接著，使所有E16-x 懸浮液穿過過濾器佈置。該過濾器佈置組態成具有編號1.至3.之三個過濾器(順序自1.沿下游至2.至3.)。
所用過濾器如下(表4)：表 4
名稱 過濾精細度[µm] 分離率[%]
Multiflow 0.5 80
Multiflow 01 80
Multiflow 05 80
Multiflow 10 80
Multiflow 25 80
Promelt 01 99.9
Promelt 03 99.9
Amapure TS 0.5 99.98
Multiflow過濾器可購自Fuhr GmbH, 55270 Klein-Winternheim(德國)。其係按以下組態使用：高度：20 (20")，材料聚丙烯，4級(四層)，配接器F3 (帶有翅片之222配接器)。
Promelt過濾器亦購自Fuhr GmbH。其係按以下組態使用：高度：20 (20")，材料聚丙烯，1級(β比率=1000)(四層)，配接器F3 (帶有翅片之222配接器)。
amaPure TS過濾器係購自Filtration Group GmbH, Schleifbachweg 45, 74613 Öhringen (德國) (先前為Mahle Industriefiltration)。其係按以下組態使用：高度：20"(50.8 cm)，材料聚丙烯，版本：X8。
過濾器佈置中三個過濾器之每個組合顯示於表5中。
觀察結果： i. E16-1至E16-8中所含懸浮液之可顆粒性被認為『良好』。『良好』意謂所有懸浮液均適合於形成顆粒。 ii. 對於實例E16-1至E-16-3以及E16-7及E16-8，在每種情況下均由顆粒製造之石英玻璃的起泡均『良好』。『良好』意謂可接受用於銷售之品質之石英玻璃幾乎不存在任何氣泡。此類石英玻璃顯示於圖7b)中。實例E16-4至E16-6之起泡評估為『中等』。『中等』意謂具有較大數量氣泡之石英玻璃品質可僅被視為有限地可密封。 iii. 金屬離子輸入相當低，以D90與D10之比率標識的粒度分佈較低。 iv. 取決於過濾器工作壽命，觀察到較短的工作壽命(＜1000公升)及較長的工作壽命(＞1000公升)。表 5
   E16-1 E16-2 E16-3 E16-4
過濾系統： 層級1 Multiflow FF**=25 µm Multiflow FF=5 µm Multiflow FF = 10 Multiflow FF = 10
層級2 Promelt FF = 1 µm Promelt FF = 1 µm 2. AmaPure TS FF = 0.5 µm, AR*** = 99.98% 2. Promelt FF = 3 µm，AR = 99.9%
層級3 Multiflow FF=0.5 µm Multiflow FF=0.5 µm Multiflow FF=0.5 µm Multiflow FF=0.5 µm
固體含量 63% 63% 63% 63%
平均粒度D10/D90 0.060/0.36 0.059/0.37 0.059/0.34 0.059/0.36
粒度比率D90/D10 (近似值) 6 6 6 6
金屬離子輸入(超音波/球磨機) 因數2,9 因數2,6 因數2,6 因數3,0
過濾器佈置工作壽命 中等，＜1000公升 (層級2較快結塊) 中等，＜1000公升 (層級1較快結塊) 中等，＜1000公升 (層級2較快結塊) 高， ＞1000 l
可顆粒性 良好 良好 良好 良好
石英玻璃起泡 良好 良好 良好 中等
   E16-5 E16-6 E16-7 E16-8
過濾系統： 層級1 Multiflow FF=10 µm Multiflow FF=5 µm Multiflow FF=25 µm Mutiflow FF=10 µm
層級2 Promelt FF = 1 µm Promelt FF = 3 µm AmaPure TS FF = 0,5 µm Promelt FF = 1 µm
層級3 Multiflow FF=1.0 µm Multiflow FF = 0.5 µm Multiflow FF = 1.0 µm Multiflow FF = 0.5 µm
固體含量 63% 63% 63% 63%
平均粒度D10/D90 0.061/0.36 0.060/0.37 0.058/0.37 0.058/0.36
粒度比率D90/D10 (近似值) 6 6 6 6
金屬離子輸入(超音波/球磨機) 因數2,8 因數2,8 因數2,8 因數2,9
過濾器佈置工作壽命 高，＞1000公升 中等，＜1000公升 (層級1較快結塊) 平均量，＜1000公升 (層級2較快結塊) 中等，＜1000公升
可顆粒性 良好 良好 良好 良好
石英玻璃起泡 中等 中等 良好 良好
*此處，金屬離子含量(表3第9行之總量)係以實例E15-2至E15-4與分散之前E15-2至E15-4之金屬離子含量(第3行，表2)的商陳述；**FF =過濾器精細度，***AR=分離率。
3. 超音波處理 E17-x ： 如前所述，將熱解二氧化矽之漿液(BET=30 m2 /g，懸浮液中之平均粒度=100 nm)在帶有攪動器/槳式幾何結構之混合器中的去離子水(L=0.1 µS/cm)中均質化。均質化混合物之固體含量係63 wt%。隨後，用超音波發生器處理所有漿液。超音波處理參數編輯於表6中。隨後，使所有懸浮液E17-x 穿過與實例E15-x中相同之過濾器佈置。
觀察結果： i. 在高超音波功率下，在過濾器上游的懸浮液中之平均粒度略小於在較低超音波功率下之情形。同時，金屬離子以及(根據暗示)不同於Si、O、H、C及Cl之離子的含量明顯較高。 ii. 在相同處理時間(10秒)下，在550 W/l之超音波功率下的金屬離子輸入明確低於在950 W/l下之情形。D10/D90粒度分佈僅略有不同。若在550 W/l下之處理時間增加一倍達到20秒，則歸因於超音波處理，在明顯較低之金屬離子濃度下獲得與在950 W/l及10秒下處理相當之粒度及分佈。 iii. 在較長處理時間下，金屬離子濃度增加。
表 6
特徵 / 觀察結果 E17-1 E17-2 E17-3 E17-4 E17-5 E17-6 E17-7
超音波 - 功率 - 流量 - 持續時間    [W/L] [L/h] [s]    950 180 10    550 250 10    550 250 20    550 250 80    350 250 10    350 250 20    350 250 80
觀察結果 - 固體含量    [wt.-%]    63    63    63    63    63    63    63
- 平均粒度 [µm] 0.19 0.24 0.20 0.20 0.26 0.21 0.20
- 粒度分佈D10 | D90 [µm] 0.057/0.36 0.065/0.38 0.062/0.36 0.059/0.32 0.072/0.40 0.068/0.37 0.058/0.36
- 粒度比率D90/D10 (近似值) 因數 6 6 6 6 6 6 6
- 由超音波/研磨引起之金屬離子輸入 因數 13.1 1.7 2.2 4.5 1.5 2.0 3.7
- 不同於Si、O、H、C、Cl之離子含量 [ppm] 3.24 0.55 0.71 1.45 0.48 0.64 1.19
- 過濾器佈置工作壽命 公升 ＜1000 ＞1000 ＞1000 ＞1000 ＜1000 ＞1000 ＞1000
101:步驟(i) 102:步驟(ii) 103:步驟(iii) 104:步驟(iv) 105:步驟(v) 211:第一過濾器 212:第二過濾器 213:第三過濾器 311:具有過濾器之第一過濾層級 312:第二過濾層級，過濾器A 313:第二過濾層級，過濾器B 314:具有過濾器之第三過濾層級 411:步驟i.) 412:步驟ii.) 413:步驟iii.)
圖1示意性地顯示如第一目標中所述用於製造二氧化矽懸浮液之方法步驟。 圖2顯示具有三個過濾層級，即第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級之第一過濾器佈置。 圖3顯示過濾器之另一種佈置。 圖4示意性地顯示用於製造石英玻璃體之方法。 圖5藉助於實例顯示a)漿液之粒度分佈、b)分散之後的前驅體懸浮液。 圖6顯示三種熱石英玻璃體：a)有許多氣泡、b)有極少氣泡、c)非常多氣泡(泡沫玻璃)。 圖7顯示玻璃體之比較圖像，其中所用熔體係由以下形成之顆粒：a)未過濾之二氧化矽懸浮液；b)玻璃體，其中所用熔體係自如本發明中過濾之二氧化矽懸浮液的顆粒獲得。
101:步驟(i)
102:步驟(ii)
103:步驟(iii)
104:步驟(iv)
105:步驟(v)

Claims (18)

  1. 一種用於製造二氧化矽懸浮液之方法，其包含以下方法步驟：(i)提供二氧化矽粉末；(ii)提供液體；(iii)將該二氧化矽粉末與該液體混合以獲得漿液；(iv)用超音波處理該漿液以獲得前驅體懸浮液；(v)使該前驅體懸浮液之至少一部分穿過第一個多級過濾裝置，其中該第一個多級過濾裝置具有至少第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級，其中每個過濾層級包含至少一個過濾器，其中該第二過濾層級佈置於該第一過濾層級之下游且該第三過濾層級佈置於該第二過濾層級之下游，其中該第一過濾層級具有5μm或更高之過濾精細度，其中該第二過濾層級具有在0.5至5μm範圍內之過濾精細度，其中該第三過濾層級具有1μm或更低之過濾精細度，且其中選自該第一過濾層級、第二過濾層級及第三過濾層級的過濾層級中之至少一個具有99.5%或更高之分離率，其中該分離率在每種情況下基於該過濾器，根據ISO 16889得到，且其中該過濾精細度指示該過濾器所保留之最小粒度。
  2. 如請求項1之方法，其中步驟(v)中之該二氧化矽懸浮液係在穿過該多 級過濾裝置之後獲得。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第一個過濾裝置之特徵在於以下特徵中之至少一個：(a)該第一過濾層級具有90%或更低之分離率；(b)該第一過濾層級具有在5至15μm範圍內之過濾精細度，(c)該第二過濾層級具有95%或更高之分離率；(d)該第二過濾層級具有0.5至2μm之過濾精細度；(e)該第三過濾層級具有99.5%或更高之分離率。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該第一個過濾裝置在該等過濾層級之一中之至少一個過濾器係設計為深層過濾器。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該用超音波處理該漿液持續至少10秒。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該用超音波處理該漿液係以至多600W/L之功率密度為特徵。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該漿液具有小於5wt%之添加劑以使該漿液穩定，該wt%係以該漿液之總重量計。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該二氧化矽粉末可由選自由矽氧烷及矽醇鹽組成之群的化合物製造。
  9. 如請求項1或2之方法，其中該二氧化矽粉末具有以下特徵中之至少一個：a.碳含量小於100ppm；b.氯含量小於500ppm；c.鋁含量小於200ppb；d.不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量小於5ppm；e.至少70wt%之該等粉末粒子具有在10至100nm範圍內之一次粒度；f.裝填密度在0.001至0.3g/cm3範圍內；g.殘餘濕度小於5wt%；h.BET表面積小於35g/m2；其中該wt%、ppm及ppb在每種情況下均以該二氧化矽粉末之總數量計。
  10. 如請求項1或2之方法，其中該漿液之特徵在於以下特徵中之至少一個：a.)以該漿液之乾重計，固體含量為至少20wt%；b.)作為4wt%漿液，該漿液具有在3至8範圍內之pH值；c.)至少90wt%之該等二氧化矽粒子具有在1nm至<10μm範圍內之粒度；d.)不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量為5ppm或更低；e.)該漿液具有搖變增黏性； 其中該wt%及ppm始終以該漿液之總固體組分計。
  11. 如請求項1或2之方法，其中該二氧化矽懸浮液具有以下特徵中之至少一個：A.在低於45℃溫度下之搖變增黏特徵以及固體濃度在20至70wt%範圍內，該wt%係以該懸浮液中之總固體計；B.以所有二氧化矽粒子之總重量計至少90wt%的該等二氧化矽粒子具有在1nm至<10μm範圍內之粒度；C.作為4wt%懸浮液，該懸浮液具有在3至8範圍內之pH值，其中該wt%係以該懸浮液之固體含量計；D.氯含量小於500ppm；E.鋁含量小於200ppb；F.不同於Si、O、H、C、Cl之原子的含量小於5ppm；其中該ppm及ppb在每種情況下均以二氧化矽粒子之總數量計。
  12. 一種用於製造二氧化矽顆粒之方法，其包含以下步驟：執行如請求項1至11中任一項之方法以得到二氧化矽懸浮液，其中該二氧化矽懸浮液經加工以得到二氧化矽顆粒，其中該二氧化矽顆粒之粒徑大於該二氧化矽懸浮液中存在之二氧化矽粒子的粒徑。
  13. 如請求項12之方法，其中將該二氧化矽懸浮液加工以得到二氧化矽顆粒之加工係噴霧乾燥，其特徵在於以下特徵中之至少一個：a]在噴霧塔中噴霧造粒； b]該二氧化矽懸浮液在噴嘴處不超過40巴，其中該壓力係以絕對壓力陳述(相對於p=0hPa)；c]進入該噴霧塔之微滴係在10至50℃範圍內之溫度下；d]面向該噴霧塔的該噴嘴之尺寸係在100至450℃範圍內之溫度下；e]穿過該噴嘴的二氧化矽懸浮液之通過量在0.05至1m3/h範圍內；f]該二氧化矽懸浮液之固體含量為至少40wt%，在每種情況下均以該二氧化矽懸浮液之總重量計；g]進入該噴霧塔中之氣體流入量在10至100kg/min範圍內；h]在進入該噴霧塔中時氣體流溫度在100至450℃範圍內；i]在離開該噴霧塔時氣體流溫度低於170℃；j]該氣體係選自由以下組成之群：空氣、氮氣及氦氣或其中兩種或多於兩種之組合；k]當自該噴霧塔獲取時，該顆粒之殘餘水分小於5wt%，在每種情況下均以該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計；l]以在該噴霧乾燥中產生的該二氧化矽顆粒之總重量計，至少50wt%的噴霧顆粒完成在1至100秒範圍內的飛行時間；m]以經該噴霧乾燥產生的該二氧化矽顆粒之總重量計，至少50wt%的該噴霧顆粒完成超過20m之飛行路徑；n]該噴霧塔具有圓柱形幾何形狀；o]該噴霧塔之高度超過10m；p]在自噴霧塔獲取顆粒之前，過濾尺寸小於90μm之粒子；q]在自噴霧塔移出顆粒之後過濾尺寸超過500μm之粒子；r]二氧化矽懸浮液微滴以與豎直方向呈30至60°之角度自該噴嘴離 開。
  14. 如請求項12或13中任一項之方法，其中該二氧化矽顆粒具有以下特徵中之至少一個：A)靜止角在23至26°範圍內；B)BET表面積在20至50m2/g範圍內；C)容積密度在0.5至1.2g/cm3範圍內；D)該等二氧化矽粒子之平均粒度在50至500μm範圍內；E)碳含量小於50ppm；F)氯含量小於500ppm；G)鋁含量小於200ppb；H)不同於Si、O、H、C之原子的含量小於5ppm；I)二氧化矽顆粒粒子之裝填密度在0.7至1.3g/cm3範圍內；J)二氧化矽顆粒粒子之孔隙體積在0.1至2.5mL/g範圍內；K)該等二氧化矽顆粒粒子之粒度分佈D10在50至150μm範圍內；L)二氧化矽粒子之粒度分佈D50在150至300μm範圍內；M)二氧化矽粒子之粒度分佈D90在250至620μm範圍內；其中該ppm及ppb在每種情況下均以該二氧化矽顆粒之總重量計。
  15. 一種用於製造石英玻璃體之方法，其至少包含以下步驟：i.)藉由如請求項1所定義的該等方法步驟(i)至(v)製備二氧化矽懸浮液(SDS)，處理該SDS以得到二氧化矽顆粒，其中該二氧化矽顆粒具有大於該SDS中存在之二氧化矽粒子的粒徑； ii.)由該二氧化矽顆粒形成玻璃熔體；以及iii.)由該玻璃熔體之至少一部分形成石英玻璃體。
  16. 如請求項15之方法，其中該石英玻璃體具有至少以下特徵中之一個：A]氯含量小於500ppm；B]鋁含量小於200ppb；C]不同於Si、O、H、C之原子的含量小於5ppm；D]黏度(p=1013hPa)在log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-1
    (1250℃)/dPas)=11.4至log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-14
    (1250℃)/dPas)=12.9、或log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-15
    (1300℃)/dPas)=11.1至log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-17
    (1300℃)/dPas)=12.2、或log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-18
    (1350℃)/dPas)=10.5至log10(
    Figure 109124994-A0305-02-0132-19
    (1350℃)/dPas)=11.5範圍內；E]折射率均質性小於10-4；F]圓柱形形式；G]鎢含量小於5ppm；H]鉬含量小於5ppm；其中該ppb及ppm在每種情況下均以該石英玻璃體之總重量計。
  17. 一種用於製造光導之方法，其包含以下步驟：執行如請求項15之方法以獲得石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以獲得具有至少一個開口之中空體。
  18. 一種用於製造施照體之方法，其包含以下步驟： 執行如請求項15之方法以獲得石英玻璃體，其中該石英玻璃體先經加工以得到具有至少一個開口之中空體。
TW109124994A 2019-07-24 2020-07-23 石英玻璃體 TWI765303B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19188182.0 2019-07-24
EP19188182 2019-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202126579A TW202126579A (zh) 2021-07-16
TWI765303B true TWI765303B (zh) 2022-05-21

Family

ID=67438766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109124994A TWI765303B (zh) 2019-07-24 2020-07-23 石英玻璃體

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4003923A1 (zh)
JP (1) JP7324931B2 (zh)
CN (1) CN114423710B (zh)
TW (1) TWI765303B (zh)
WO (1) WO2021013876A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11952303B2 (en) 2015-12-18 2024-04-09 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Increase in silicon content in the preparation of quartz glass
WO2022157107A1 (de) * 2021-01-21 2022-07-28 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Quarzglaskörper

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017103125A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Sprühgranulieren von siliziumdioxid bei der herstellung von quarzglas
WO2017103156A2 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Herstellung von quarzglaskörpern aus siliziumdioxidpulver
TW201731778A (zh) * 2015-12-18 2017-09-16 何瑞斯廓格拉斯公司 自二氧化矽粒子製備石英玻璃體

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04219333A (ja) * 1990-03-15 1992-08-10 Tosoh Corp 石英ガラスの製造方法
JPH0524852A (ja) * 1991-07-18 1993-02-02 Tosoh Corp 石英ガラスの製造方法
US7374704B2 (en) * 2001-07-27 2008-05-20 Tdk Corporation Method of producing spherical oxide powder
US10328389B2 (en) * 2014-04-11 2019-06-25 3M Innovative Properties Company Microporous articles with a three-dimensional porous network of acid-sintered interconnected silica nanoparticles and methods of making the same
JP7044454B2 (ja) * 2015-12-18 2022-03-30 ヘレウス クワルツグラス ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー 石英ガラス調製時の中間体としての炭素ドープ二酸化ケイ素造粒体の調製
CN108698884A (zh) * 2015-12-18 2018-10-23 贺利氏石英玻璃有限两合公司 石英玻璃制备中的二氧化硅粉末的蒸汽处理

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017103125A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Sprühgranulieren von siliziumdioxid bei der herstellung von quarzglas
WO2017103156A2 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Herstellung von quarzglaskörpern aus siliziumdioxidpulver
TW201731778A (zh) * 2015-12-18 2017-09-16 何瑞斯廓格拉斯公司 自二氧化矽粒子製備石英玻璃體

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021013876A1 (de) 2021-01-28
TW202126579A (zh) 2021-07-16
EP4003923A1 (de) 2022-06-01
JP7324931B2 (ja) 2023-08-10
CN114423710B (zh) 2023-12-22
CN114423710A (zh) 2022-04-29
JP2022541570A (ja) 2022-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11492285B2 (en) Preparation of quartz glass bodies from silicon dioxide granulate
TWI794148B (zh) 於懸掛式燒結坩堝中製備石英玻璃體
TWI794149B (zh) 石英玻璃粉粒、不透明成型體及彼等之製備方法
TWI813534B (zh) 利用露點監測在熔融烘箱中製備石英玻璃體
US20190152827A1 (en) Preparation of quartz glass bodies from silicon dioxide powder
US20190092672A1 (en) Gas flushing for melting ovens and process for preparation of quartz glass
TWI808933B (zh) 石英玻璃體、二氧化矽顆粒、光導、施照體、及成型體及其製備方法
TWI812586B (zh) 石英玻璃體、其製備方法與應用、及用於控制烘箱出口處之露點
US20190071342A1 (en) Preparation and post-treatment of a quartz glass body
TWI764879B (zh) 降低二氧化矽顆粒之碳含量及石英玻璃體之製備
TW201731782A (zh) 在多腔式爐中製備石英玻璃體
TW201733923A (zh) 於石英玻璃之製備中作為中間物之經碳摻雜二氧化矽顆粒的製備
US20190055150A1 (en) Homogeneous quartz glass from pyrogenic silicon dioxide granulate
US20180370838A1 (en) Ammonia treatment of silicon dioxide powder in the preparation of quartz glass
US20190077688A1 (en) Preparation of a quartz glass body in a hanging metal sheet crucible
US20190062194A1 (en) Steam treatment of silicon dioxide powder in the preparation of quartz glass
TW201733929A (zh) 不透明石英玻璃體的製備
TW201731781A (zh) 於豎立式燒結坩堝中製備石英玻璃體
TWI765303B (zh) 石英玻璃體
TWI805194B (zh) 石英玻璃體
TWI840318B (zh) 石英玻璃體、光導、施照體、成型體及製備彼等之方法及矽組分之用途
TW201736291A (zh) 石英玻璃製備中矽含量之提升