WO2015114956A1 - 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法 - Google Patents

合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法 Download PDF

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植田 稔晃
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Definitions

  • the present invention relates to a high-purity synthetic amorphous silica powder suitable as a raw material for producing synthetic silica glass products such as jigs and crucibles used under high temperature and reduced pressure environments in the semiconductor industry and the like, and a method for producing the same.
  • This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-14445 filed on Jan. 29, 2014. The entire contents of Japanese Patent Application No. 2014-14445 are claimed in this International Application. Incorporated into.
  • crucibles and jigs used for manufacturing single crystals for semiconductors have been manufactured using quartz powder obtained by pulverizing and refining natural quartz and silica sand as raw materials.
  • natural quartz and silica sand contain various metal impurities, and even if the above purification treatment is performed, the metal impurities cannot be completely removed, so that the purity is not satisfactory.
  • semiconductors are highly integrated, quality requirements for single crystals as materials have increased, and high-purity products are required for crucibles and jigs used in the production of single crystals. Therefore, synthetic silica glass products using high-purity synthetic amorphous silica powder as a raw material instead of natural quartz or silica sand have attracted attention.
  • high-purity silicon tetrachloride is hydrolyzed with water, and the resulting silica gel is dried, sized and fired to obtain a synthetic amorphous silica powder.
  • a method is disclosed (for example, refer to Patent Document 1). Also disclosed is a method for obtaining a synthetic amorphous silica powder by hydrolyzing an alkoxysilane such as a silicate ester in the presence of an acid and an alkali to form a gel, and drying, pulverizing and firing the resulting gel.
  • Patent Documents 2 and 3. Also disclosed is a method for producing a synthetic amorphous silica powder by producing a fumed silica slurry, drying, pulverizing and firing the slurry (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
  • the synthetic amorphous silica powder produced by the methods described in the above Patent Documents 1 to 5 has a higher purity than natural quartz and silica sand, and is used to synthesize crucibles and jigs produced from these raw materials. Impurity contamination from silica glass products can be reduced and performance can be improved.
  • Japanese Patent Publication No. 4-75848 Japanese Patent Laid-Open No. 62-176828 (Claim 1) JP-A-3-275527 (page 2, lower left column, line 7 to page 3, upper left column, line 6) Japanese Patent No. 4548625 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-220157
  • a crucible for pulling a silicon single crystal is a synthetic silica glass product that is generally used under a high temperature and reduced pressure environment around 1500 ° C. and around 7000 Pa. For this reason, the generation
  • the concentration of hydroxyl group, chlorine, carbon, etc. in the synthetic amorphous silica powder which has been considered as the main cause of bubbles until now, can be further reduced if it is suppressed to a predetermined concentration. It has been revealed that the generation or expansion of bubbles in the synthetic silica glass product is not further suppressed. This suggests that there are other causes of the generation or expansion of bubbles in the synthetic silica glass product, and the present inventor further explained the cause of the synthetic amorphous silica powder used.
  • the research was conducted focusing on the correlation with particle characteristics such as particle size distribution, bulk density and packing density.
  • a synthetic amorphous used as a raw material for the production In addition to reducing the concentration of hydroxyl, chlorine or carbon in the silica powder, by strictly controlling the powder characteristics and reducing the number of fine powders contained in the powder, The present inventors have found that it is important to reduce the amount of remaining gas and to secure a flow path (path) through which the gas existing between particles escapes to the outside when the powder is melted.
  • the silica as a raw material, granulating, a synthetic amorphous silica powder obtained by calcination, cumulative frequency of 50% particle diameter D V50 of volume-based particle size distribution is more than 72 ⁇ m and at 509 ⁇ m or less, the cumulative frequency of less particles with particle sizes of 45 ⁇ m on a volume basis is less 1.8%, the cumulative frequency of the particle size distribution of cumulative frequency 90% particle size D V90 and volume-based particle size distribution on a volume basis
  • the value obtained by dividing the difference from the 10% particle size D V10 by the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution is 0.79 or more and 1.40 or less.
  • F is the ratio of the frequency peak frequency F NL of the number-based particle size distribution near the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% and the frequency peak frequency F NS of the number-based particle size distribution of the particle size of 30 ⁇ m or less.
  • NL / F NS is 0.3 or more, and bulk density is 0.75 g / cm 3 or more 1
  • It is a synthetic amorphous silica powder characterized by being not more than 5 g / cm 3 .
  • a second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, further using fumed silica having a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g as a raw material, a carbon concentration of less than 2 ppm, a hydroxyl group concentration of less than 70 ppm, chlorine The concentration is less than 2 ppm.
  • the third aspect of the present invention is a granulating step of producing a siliceous slurry and obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 100 to 700 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution from the siliceous slurry. And a step of performing primary firing of the silica powder obtained in the granulation step at a temperature of 900 to 1200 ° C, and a step of performing secondary firing at a temperature of 1100 to 1400 ° C after pulverizing the silica powder after the primary firing.
  • no more than 509 ⁇ m cumulative frequency of 50% particle diameter D V50 is more 72 ⁇ m particle size distribution on the volume basis, cumulative frequency of less particles with particle sizes of 45 ⁇ m on a volume basis is 1.8% Is ,
  • the difference a cumulative frequency of 50% particle diameter of volume-based particle size distribution of the cumulative frequency 10% of the particle diameter D V10 particle size distribution of the cumulative frequency 90% particle size D V90 and volume-based particle size distribution on a volume basis The frequency divided by D V50 is 0.79 or more and 1.40 or less, and the frequency peak frequency F NL of the number-based particle size distribution in the vicinity of the particle size D V50 of the cumulative frequency 50% of the volume-based particle size distribution.
  • F NL / F NS which is the ratio of the frequency peak frequency F NS of the number-based particle size distribution having a particle size of 30 ⁇ m or less, is 0.3 or more, and the bulk density is 0.75 g / cm 3 or more and 1.5 g.
  • a fourth aspect of the present invention is an invention based on the third aspect, wherein the granulating step further hydrolyzes silicon tetrachloride to produce a siliceous slurry, and the siliceous slurry is dried.
  • the dry powder is classified into the dry powder, and the dry powder is pulverized or classified without being pulverized.
  • a fifth aspect of the present invention is an invention based on the third aspect, wherein the granulating step further hydrolyzes the organic silicon compound to produce a siliceous slurry, and the siliceous slurry is dried. It is characterized by being a step of classifying the dried powder with or without pulverizing the dried powder.
  • a sixth aspect of the present invention is the invention based on the third aspect, wherein the granulation step further generates a siliceous slurry using fumed silica, and the siliceous slurry is dried and dried. It is characterized by being a step of making powder and classifying the dry powder without or pulverizing.
  • Synthetic amorphous silica powder of the first aspect of the present invention is less 509 ⁇ m cumulative frequency of 50% particle diameter D V50 is more 72 ⁇ m particle size distribution on the volume basis cumulative following particles with particle sizes of 45 ⁇ m on a volume basis
  • the difference between the particle size D V90 having a frequency of 1.8% or less and a cumulative frequency of 90% in the volume-based particle size distribution and the particle size D V10 having a cumulative frequency of 10% in the volume-based particle size distribution is expressed as a volume-based particle size
  • the value divided by the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% is 0.79 or more and 1.40 or less, and is in the vicinity of the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • the ratio F NL / F NS which is the ratio of the frequency peak frequency F NL of the particle size distribution and the frequency peak frequency F NS of the number-based particle size distribution with a particle size of 30 ⁇ m or less, is 0.3 or more, and the bulk density is 0 .75g / cm 3 or more 1.5g / cm 3 or less.
  • this synthetic amorphous silica powder is used in a synthetic silica glass product used in a high temperature and reduced pressure environment such as a silicon single crystal pulling crucible, the generation or expansion of bubbles can be suppressed. Further, even when a special process such as a spheroidizing process is not performed for suppressing the generation or expansion of bubbles, a relatively high effect can be obtained, so that it can be obtained at low cost.
  • fumed silica is used as the raw material, and therefore all the concentrations of carbon, hydroxyl group and chlorine that cause bubbles are greatly reduced. For this reason, the effect which suppresses generation
  • siliceous slurry is produced by hydrolyzing silicon tetrachloride or by hydrolyzing an organic silicon compound such as tetramethoxysilane.
  • fumed silica is used to form a siliceous slurry.
  • a volume-based particle size distribution including a step of performing cleaning with an inert liquid or cleaning with a fluorine-based inert liquid, and a step of solid-liquid separation of the cleaned silica powder using a sieve having an opening of 35 to 95 ⁇ m and drying.
  • the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% is 72 ⁇ m or more and 509 ⁇ m or less, the cumulative frequency of particles having a volume-based particle size of 45 ⁇ m or less is 1.8% or less, and the cumulative frequency of the volume-based particle size distribution is 90%.
  • Particle size The difference between the cumulative frequency 10% of the particle diameter D V10 particle size distribution of the V90 and volume basis, a value obtained by dividing the cumulative frequency of 50% particle diameter D V50 of volume-based particle size distribution is 0.79 to 1.40
  • the frequency peak frequency F NL of the number-based particle size distribution and the frequency of the number-based particle size distribution of 30 ⁇ m or less are in the vicinity of the particle size D V50 with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a ratio of peak frequency F NS of F NL / F NS of 0.3 or more and a bulk density of 0.75 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less. It is characterized by.
  • FIG. 4 is a photograph of a synthetic amorphous silica powder before ultrasonic cleaning in Example 3 taken with a scanning microscope (SEM).
  • FIG. It is a figure which shows the particle size distribution of the volume basis and the number basis of the synthetic amorphous silica powder obtained in Example 3.
  • 4 is a photograph of a synthetic amorphous silica powder obtained in Example 3 taken with a scanning microscope (SEM).
  • FIG. It is a process flow figure showing a manufacturing process of synthetic amorphous silica powder of the present invention. It is a schematic sectional drawing of the continuous kneading apparatus used for slurry preparation. It is a schematic sectional drawing of the spheroidization apparatus by a thermal plasma.
  • the synthetic amorphous silica powder of the present invention is obtained by granulation and firing using silica as a raw material. Then, not more than 509 ⁇ m cumulative frequency of 50% particle diameter D V50 is more 72 ⁇ m particle size distribution based on volume, not more than 1.8% cumulative frequency particle size 45 ⁇ m or less of the particles on a volume basis, the volume-based particle size The difference between the particle size D V90 with a cumulative frequency of 90% and the particle size D V10 with a cumulative frequency of 10% of the volume-based particle size distribution is divided by the particle size D V50 with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • the ratio F NL / F NS of the frequency peak frequency F NS of the number-based particle size distribution below is 0.3 or more, and the bulk density is 0.75 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less. It is characterized by being.
  • the volume-based particle size distribution and particle size distribution of the synthetic amorphous silica powder are those measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (model name: MS-3000 manufactured by Spectris). .
  • the bulk density is a loose bulk density, and is measured using a powder tester (model name: PT-X manufactured by Hosokawa Micron Corporation).
  • the number-based particle size distribution frequency peak in the vicinity of the particle size DV50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution excludes the frequency peak of the number-based particle size distribution having a particle size of 30 ⁇ m or less. That is, the largest one in the immediate vicinity of the particle diameter DV50 having a cumulative frequency of 50% in the volume-based particle size distribution.
  • the frequency peak of the number-based particle size distribution having a particle size of 30 ⁇ m or less refers to the maximum of the frequency peaks having a particle size of 30 ⁇ m or less in the number-based particle size distribution.
  • the particle size D V50 cumulative frequency of 50% of volume-based particle size distribution is preferably not more than 509 ⁇ m above 76 .mu.m, particularly preferably 90 ⁇ m or 460 ⁇ m or less.
  • the volume-based particles of the synthetic amorphous silica powder having a volume standard of 45 ⁇ m or less are smaller than the particle size D V50 of 72 ⁇ m or more and 509 ⁇ m or less of the volume-based particle size distribution of the synthetic amorphous silica powder. Therefore, it is easy to melt when the synthetic amorphous silica powder is melted. For this reason, when the frequency of particles of 45 ⁇ m or less based on the volume of the synthetic amorphous silica powder is 1.8% or more, there are many particles that are easily melted. In the meantime, more gas is left and bubbles are generated. Among these, the cumulative frequency of particles having a volume-based particle size of 45 ⁇ m or less is preferably 0.5% or less.
  • the difference between the particle size D V90 with a cumulative frequency of 90% in the volume-based particle size distribution and the particle size D V10 with a cumulative frequency of 10% in the volume-based particle size distribution is the difference between the particles having a cumulative frequency of 50% in the volume-based particle size distribution.
  • the value divided by the diameter D V50 that is, the value of (D V90 ⁇ D V10 ) / D V50 is less than 0.79, the particles of the synthetic amorphous silica powder are simultaneously melted. More gas is left behind between the particles when the silica powder is melted.
  • the value of (D V90 -D V10 ) / D V50 exceeds 1.40, the variation in the particle diameter of the synthetic amorphous silica powder becomes large.
  • the dispersion of the melting rate becomes large, so that a sufficient path for the gas to escape to the outside cannot be ensured, and the amount of gas remaining between the particles when the synthetic amorphous silica powder is melted increases.
  • the value of (D V90 -D V10 ) / D V50 is 0.79 or more and 1.40 or less, there is an appropriate difference in the melting rate between the particles. There is less leftover of gas existing between them, and a path through which the gas escapes to the outside can be secured, so that leftover of gas is reduced.
  • the value of (D V90 -D V10 ) / D V50 is preferably 0.85 or more and 1.0 or less.
  • the bulk density of the synthetic amorphous silica powder is less than 0.75 g / cm 3 , the space between the particles of the synthetic amorphous silica powder becomes large. More gas is left behind and more bubbles are generated.
  • the bulk density of the synthetic amorphous silica powder exceeds 1.5 g / cm 3 , the flow path of the gas existing between the particles when the synthetic amorphous silica powder is melted is not secured and escapes through this. Due to the gas remaining, this leaves a lot of bubbles.
  • the ratio F NL / F NS which is the ratio of frequency F NS
  • the fine particles contained in the synthetic amorphous silica powder are contained in a large amount. More is left behind, which increases bubbles.
  • the reason for paying attention to the number-based particle size distribution is that, in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measuring device, the particle size distribution is more extreme than the particle size DV 50 of 50% of the cumulative frequency of the volume-based particle size distribution.
  • the presence of small synthetic amorphous silica powder tends to be ignored, but on the basis of the number, when there are many synthetic amorphous silica powders with extremely small particle sizes, these are also easily reflected in the numerical values.
  • F NL / F NS is preferably 0.30 or more and 3.24 or less, and particularly preferably 0.7 or more and 3.24 or less.
  • the number-based particle size distribution was measured using a particle image analyzer (Spectris Co., Ltd., model name: Morphology G3).
  • the concentration of impurities in the synthetic amorphous silica powder is 1A group, 2A-8 group, 1B-3B group, carbon and silicon excluding hydrogen atoms. It is preferable that the concentration of the 4B group except 5B group, the 6B group excluding oxygen, and the 7B group excluding chlorine is less than 2 ppm. Of these, the impurity concentration is particularly preferably less than 0.5 ppm.
  • the hydroxyl concentration that can be a gas component is 70 ppm or less, the chlorine concentration is less than 2 ppm, and the carbon concentration is less than 2 ppm.
  • the synthetic amorphous silica powder of the present invention by optimizing the selection of starting materials, drying and firing conditions, the gas component adsorbed on the surface and the gas component inside the powder are extremely reduced, and the synthetic silica glass product The effect of reducing the generation or expansion of bubbles is further enhanced.
  • a synthetic amorphous silica powder made from silica obtained by hydrolyzing silicon tetrachloride can achieve a carbon concentration of less than 2 ppm. This is because silicon tetrachloride does not contain carbon atoms like organic silicon compounds such as tetramethoxysilane, and therefore the residual carbon concentration is relatively reduced.
  • a synthetic amorphous silica powder made from silica obtained by hydrolyzing an organic silicon compound achieves a chlorine concentration of less than 2 ppm.
  • the silica powder has a lower chlorine concentration than the silica powder obtained by reacting a chlorinated silicon compound in the liquid, and therefore remains in the synthetic amorphous silica powder obtained by using this as a raw material powder. Chlorine concentration is relatively reduced.
  • the synthetic amorphous silica powder made from fumed silica has a carbon concentration of less than 2 ppm and a chlorine concentration of less than 2 ppm.
  • Synthetic amorphous silica powder obtained by using silica powder obtained by reacting raw material powder with a chlorine-based silicon compound in a liquid tends to have a relatively high residual chlorine concentration.
  • the synthetic amorphous silica powder obtained by using an organic silicon compound as the raw material powder the residual carbon concentration tends to be relatively high.
  • fumed silica has a lower chlorine concentration and carbon concentration than the above two silica powders
  • synthetic amorphous silica powder obtained by using fumed silica as a raw material powder has both chlorine concentration and carbon concentration. Is greatly reduced.
  • the hydroxyl group concentration of less than 70 ppm can be achieved by controlling the firing atmosphere.
  • the specific surface area of fumed silica used as a raw material is preferably 50 to 200 m 2 / g.
  • the specific surface area is less than 50 m 2 / g, fumed silica is mixed with pure water to form a siliceous slurry, and when the siliceous slurry is dried to a dry powder, agglomeration between fumed silica particles Since the dryness is not good, the dry powder tends to collapse and the pulverization property during pulverization is not good.
  • the specific surface area of fumed silica exceeds 200 m 2 / g, the silica content of the siliceous slurry decreases and the water content increases, which is not preferable from the viewpoint of economy.
  • FIG. 5 shows a simple process flow for the manufacturing process.
  • the first method uses silicon tetrachloride as a raw material.
  • ultrapure water in an amount corresponding to 3 to 9 kg is prepared with respect to 170 g of silicon tetrachloride.
  • the prepared ultrapure water is put in a container, and silicon tetrachloride is stirred and mixed while maintaining the temperature at 10 to 45 ° C., more preferably 20 to 45 ° C. in an atmosphere such as nitrogen or argon. Add to hydrolyze.
  • siliceous slurry is transferred to a drying container and placed in a drier. While flowing nitrogen or argon at a flow rate of preferably 1 to 20 L / min in the drier, the temperature is 200 ° C. to 300 ° C. Dry for 12 to 48 hours to obtain a dry powder. Drying can also be performed using a rotary kiln, a disc type atomizer spray dryer, or the like, in addition to the above method.
  • the siliceous slurry is put into the retort of the rotary kiln while flowing nitrogen or argon at a flow rate of 5 to 20 L / min, and the temperature is set to 500 ° C. to 1000 ° C. for 0.25 to 2 hours. Dry to obtain dry powder.
  • the spray dryer of a disk-type atomizer since granulation is performed simultaneously, it classifies without performing the following grinding
  • the dried powder is taken out from the dryer and pulverized using a pulverizer such as a roll crusher. In the case of using a roll crusher, the roll clearance is appropriately adjusted to 0.2 to 0.7 mm and a roll rotation speed of 40 to 150 rpm.
  • the pulverized or non-pulverized dry powder is classified using a vibration sieve or the like, so that the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution is 100 to 700 ⁇ m, preferably 300 to 650 ⁇ m.
  • a granulated silica powder is obtained.
  • the obtained silica powder undergoes steps such as firing, pulverization, and classification described later.
  • the second method is a method using an organic silicon compound as a raw material.
  • this method first, 0.5 to 3 mol of ultrapure water, 0.5 to 0.5 ethanol is added to 1 mol of tetramethoxysilane as the organic silicon compound. Prepare 3 mol.
  • the prepared ultrapure water and ethanol are put in a container, and tetramethoxysilane is added and hydrolyzed while stirring and mixing in an atmosphere such as nitrogen or argon while maintaining the temperature at 60 ° C.
  • 1 to 50 mol of ultrapure water is further added to 1 mol of tetramethoxylane, and stirring and mixing are continued for 1 to 12 hours.
  • a quality slurry is produced.
  • the stirring speed is preferably in the range of 100 to 300 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container and placed in a drier. While flowing nitrogen or argon at a flow rate of preferably 1 to 20 L / min in the drier, the temperature is 200 ° C. to 300 ° C. Dry for 12 to 48 hours to obtain a dry powder. Drying can also be performed using a rotary kiln, a disc type atomizer spray dryer, or the like, in addition to the above method.
  • the siliceous slurry is put into the retort of the rotary kiln while flowing nitrogen or argon at a flow rate of 5 to 20 L / min, and the temperature is set to 500 ° C. to 1000 ° C. for 0.25 to 2 hours. Dry to obtain dry powder.
  • the spray dryer of a disk-type atomizer since granulation is performed simultaneously, it classifies without performing the following grinding
  • the dried powder is taken out from the dryer and pulverized using a pulverizer such as a roll crusher. In the case of using a roll crusher, the roll clearance is appropriately adjusted to 0.2 to 0.7 mm and a roll rotation speed of 40 to 150 rpm.
  • the pulverized or non-pulverized dry powder is classified using a vibration sieve or the like, so that the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution is 100 to 700 ⁇ m, preferably 300 to 650 ⁇ m.
  • Granulated silica powder is obtained. The obtained silica powder undergoes steps such as firing, pulverization, and classification described later.
  • the third method uses fumed silica as a raw material.
  • 1.0 to 20 kg of ultrapure water is prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g. .
  • the specific surface area is a value obtained by a BET three-point method measured with a gas adsorption amount measuring apparatus (model name: AUTOSORB-1 MP manufactured by Cantachrome).
  • the prepared ultrapure water is placed in a container, and fumed silica is added while stirring and mixing in an atmosphere such as nitrogen or argon while maintaining the temperature at 10 to 30 ° C. After addition of fumed silica, stirring and mixing are continued for 0.5 to 6 hours to produce a siliceous slurry.
  • the stirring speed is preferably 10 to 100 rpm, particularly preferably 10 to 50 rpm.
  • the mixing can also be performed using a flow jet mixer or a continuous kneading apparatus 50 shown in FIG.
  • the continuous kneading device 50 is excellent in mass productivity because it can continuously mix fumed silica and ultrapure water to produce a siliceous slurry containing high concentration fumed silica.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container and placed in a drier. While flowing nitrogen or argon at a flow rate of preferably 1 to 20 L / min in the drier, the temperature is 200 ° C. to 300 ° C.
  • Drying can also be performed using a rotary kiln, a disc type atomizer spray dryer, or the like, in addition to the above method.
  • a rotary kiln When a rotary kiln is used, the siliceous slurry is put into the retort of the rotary kiln while flowing nitrogen or argon at a flow rate of 5 to 20 L / min, and the temperature is set to 500 ° C. to 1000 ° C. for 0.25 to 2 hours. Dry to obtain dry powder.
  • the spray dryer of a disk-type atomizer since granulation is performed simultaneously, it classifies without performing the following grinding
  • the dried powder is taken out from the dryer and pulverized using a pulverizer such as a roll crusher.
  • a pulverizer such as a roll crusher
  • the roll clearance is appropriately adjusted to 0.2 to 0.7 mm and a roll rotation speed of 40 to 150 rpm.
  • the pulverized or non-pulverized dry powder is classified using a vibration sieve or the like, so that the particle size D V50 having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution is 100 to 700 ⁇ m, preferably 300 to 650 ⁇ m.
  • Granulated silica powder is obtained.
  • the granulated silica powder is subjected to the following baking process using baking, pulverization, ultrasonic waves, and the like. Firing is preferably performed by two-stage firing in order to prevent the particles from fusing together.
  • silica powder is put into a container made of heat-resistant glass or quartz, and this is put in an electric furnace, an atmospheric furnace, and a lifting furnace, and preferably at a temperature of 900 to 1200 ° C. in an air, nitrogen or vacuum atmosphere. For 5 to 30 hours, more preferably 5 to 24 hours.
  • pulverization is performed using a roll crusher or a mortar.
  • the pulverization here is performed by appropriately adjusting the roll gap to 0.3 to 1.5 mm and the roll rotation speed to 10 to 50 rpm.
  • this silica powder is put into a container made of heat-resistant glass or quartz, and is subjected to secondary firing again using an electric furnace, an atmospheric furnace or a lifting furnace.
  • the secondary firing is preferably performed in the atmosphere of air, oxygen or nitrogen at a temperature of 1100 to 1400 ° C. for 24 to 60 hours.
  • it is pulverized again using a roll crusher or the like.
  • the pulverization here is performed by appropriately adjusting the roll gap to 0.2 to 0.7 mm and the roll rotation speed to 10 to 50 rpm.
  • the ground silica powder and water such as pure water are put into a Teflon (registered trademark) beaker, and the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl.
  • the sonication is preferably performed for 5 to 20 minutes.
  • the silica powder and water are preferably subjected to solid-liquid separation using a sieve having an opening of 35 to 95 ⁇ m, and water such as pure water is further added to the solid-liquid separated silica powder to wash the silica powder.
  • the cleaning here may be a cleaning method by stirring other than ultrasonic cleaning.
  • the pulverized silica powder and the fluorinated inert liquid are put into a Teflon (registered trademark) beaker or the like, and are preferably stirred at a rotation speed of 20 to 100 rpm and a stirring time of 10 to 30 minutes. Wash by stirring under conditions. Thereafter, the silica powder and the fluorine inert liquid are separated into solid and liquid using a sieve or the like, and the fluorine inert liquid is again added to the solid-liquid separated silica powder to wash the silica powder.
  • Teflon registered trademark
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container or the like, and this container is put in a dryer, and while flowing dry air at a flow rate of 5 to 20 L / min in the dryer, the temperature is 120 to 250 ° C. Dry at temperature for 12-48 hours.
  • Teflon registered trademark
  • the synthetic amorphous silica powder of the present invention is obtained.
  • This synthetic amorphous silica powder is obtained at a lower cost than the powder obtained by spheroidizing treatment, etc., and, compared to the conventional product, bubbles generated or expanded in the synthetic silica glass product, A relatively high suppression effect is obtained. Moreover, it is also possible to obtain a higher suppression effect on the generation or expansion of the bubbles by subjecting this synthetic amorphous silica powder to a spheronization treatment using an apparatus shown in FIG. 7 described later.
  • Example 1 First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g.
  • the prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm.
  • the siliceous slurry was put into a retort of a rotary kiln and dried at a temperature of 600 ° C.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 40 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 425 ⁇ m and 850 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 693 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put into a fused quartz container, put into an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 1.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder is again put in a fused quartz container, and this is put into an atmosphere furnace. While flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min, 1350 ° C. Secondary baking was performed by heating at temperature for 48 hours. The silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 95 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 95 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min. It was. Thereby, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.0%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume-based particle size distribution is 344 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 509 ⁇ m, a particle size D V90 of 749 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, a F NL / F NS of 3.24, and a bulk density of 1.50 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 2 1.0 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g.
  • the prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 100 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 40 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 224 ⁇ m and 630 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 510 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 40 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1350 ° C. while flowing high-purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 40 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 85 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 85 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.4%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 187 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is a Teflon (registered trademark) container.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 375 ⁇ m, a particle size D V90 of 560 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 1.81, and a bulk density of 1.31 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 3 First, 2.3 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 90 m 2 / g.
  • the prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 20 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 100 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 60 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 120 ⁇ m and 400 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 with a cumulative frequency of 50% of a volume-based particle size distribution of 303 ⁇ m.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at a temperature of 1195 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.4 mm and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 48 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 99 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 223 ⁇ m, a particle size D V90 of 364 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.96, and a bulk density of 1.13 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 4 First, 3.0 kg of ultrapure water was prepared for 170 g of silicon tetrachloride.
  • the ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and hydrolyzed by adding silicon tetrachloride while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 10 ° C. Stirring and mixing were continued for 3 hours after the addition of silicon tetrachloride to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 150 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put in a dryer, and dried at a temperature of 300 ° C.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.25 mm and the roll rotation speed was 90 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an aperture of 85 ⁇ m and 315 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 250 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, put in an electric furnace, and subjected to primary firing by heating in an air atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 6 hours and then at a temperature of 1200 ° C. for 24 hours.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm. Furthermore, this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1300 ° C.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 35 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 35 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.6%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 68 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 184 ⁇ m, a particle size D V90 of 296 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.73, and a bulk density of 1.07 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 5 First, 1 mol of ultrapure water and 1 mol of ethanol were prepared with respect to 1 mol of tetramethoxysilane. The prepared ultrapure water and ethanol were placed in a Teflon (registered trademark) container, and tetramethoxysilane was added and hydrolyzed while stirring at a temperature of 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. After stirring for 60 minutes after the addition of tetramethoxysilane, 25 mol of ultrapure water was further added to 1 mol of tetramethoxylane, and stirring and mixing were continued for 6 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 100 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 20 L / min into the dryer. To obtain a dry powder.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm and the roll rotation speed was adjusted to 100 rpm.
  • a silica powder having a particle size DV 50 of 177 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution is obtained. Obtained.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in a vacuum furnace, and heated at 1200 ° C. for 12 hours at a pressure of 1 Pa to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 48 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you. Accordingly, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 1.0%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 74 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 110 ⁇ m, a particle size D V90 of 225 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.88, and a bulk density of 0.91 g / cm 3 is obtained. It was.
  • fumed silica having a specific surface area of 200 m 2 / g is supplied to a container 51 of a continuous kneading apparatus 50 having a plurality of rotating projecting pieces 54 at a rate of 3 kg / hour, and 15 ° C. Of ion-exchanged water was fed at a rate of 7 kg / hour and mixed to produce a siliceous slurry.
  • the continuous kneading apparatus 50 is rotated so that a cylindrical container 51 having a bottom plate 51 a having an open upper surface is inserted in the center of the bottom plate 51 a so as to extend in the vertical direction and the upper end is located in the upper part of the container 51.
  • a rotating shaft 52 provided in a possible manner, a disk-shaped rotating plate 53 fixed to the upper end of the rotating shaft 52, and a predetermined interval in the radial direction and the circumferential direction on the lower surface of the rotating plate 53, respectively. And a plurality of columnar projecting pieces 54 projecting downward.
  • a seal member 56 that prevents leakage of the slurry 55 in the container 51, and a pair of bearings 57, 57 that hold the rotating shaft 52 rotatably with respect to the bottom plate 51a.
  • reference numeral 58 in FIG. 6 is a discharge pipe for discharging the slurry 55 in the container 51.
  • Example 6 is an open / close valve provided in the discharge pipe 58.
  • the open / close valve 59 is opened, the slurry 55 in the container 51 is discharged through the discharge pipe 58.
  • the rotation speed of the rotating plate 53 was set to 500 rpm to prepare a siliceous slurry.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing argon into the dryer at a flow rate of 10 L / min. To obtain a dry powder.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 150 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 28 ⁇ m and 140 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 103 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated for 1 hour at a temperature of 1190 ° C. in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1280 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized silica powder and the fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred at 20 rpm at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring for minutes. Thereafter, the silica powder and the fluorinated inert liquid were put into a sieve having an opening of 35 ⁇ m, and the silica powder and the fluorinated inert liquid were separated into solid and liquid. Further, the fluorinated inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 35 ⁇ m to wash the silica powder.
  • Teflon registered trademark
  • the washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was. Accordingly, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 1.8%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume-based particle size distribution is 22 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 76 ⁇ m, a particle size D V90 of 127 ⁇ m, a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, a F NL / F NS of 0.30, and a bulk density of 0.75 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 7 First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g.
  • the prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 45 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 125 ⁇ m and 425 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 323 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put into a fused quartz container, put in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.4 mm and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm. As a result, silica powder having a particle size D V50 of 232 ⁇ m and a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution was obtained.
  • the apparatus 30 includes a plasma torch 31 that generates plasma, a chamber 32 that is a reaction cylinder provided below the plasma torch 31, and a collection unit that collects the processed powder provided below the chamber 32. 33.
  • the plasma torch 31 has a quartz tube 34 sealed at the top communicating with the chamber 32 and a high-frequency induction coil 36 around which the quartz tube 34 is wound.
  • a raw material supply pipe 37 is provided through the quartz tube 34 and a gas introduction pipe 38 is connected thereto.
  • a gas exhaust port 39 is provided on the side of the chamber 32.
  • the plasma torch 31 when the high-frequency induction coil 36 is energized, plasma 40 is generated, and a gas such as argon or oxygen is supplied from the gas introduction tube 38 to the quartz tube 34.
  • a gas such as argon or oxygen is supplied from the gas introduction tube 38 to the quartz tube 34.
  • the raw material powder is supplied into the plasma 40 through the raw material supply pipe 37. Further, the gas in the chamber 32 is exhausted from a gas exhaust port 39 provided on the side of the chamber 32.
  • the conditions for the spheroidization treatment were a high frequency of 5 MHz, a high frequency output of 90 kW, an argon gas flow rate of 55 L / min, and an oxygen flow rate of 70 L / min.
  • argon as a working gas was introduced from the gas supply pipe 38 of the apparatus 30, and a high frequency was applied to the plasma torch 31 to generate plasma.
  • oxygen was gradually introduced to generate an argon-oxygen plasma.
  • the silica powder obtained above is introduced into the argon-oxygen plasma from the raw material supply pipe 37, the silica powder is melted, the melted particles are dropped, and the dropped particles are recovered by the recovery unit 33. .
  • the recovered silica powder and fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred for 20 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring. Thereafter, the silica powder and the fluorine-based inert liquid were put into a sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder and the fluorine-based inert liquid were subjected to solid-liquid separation. Furthermore, the fluorine-based inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder was washed.
  • Teflon registered trademark
  • washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was.
  • the cumulative frequency of 0.7% 45 ⁇ m or less of the particle based on volume cumulative frequency 10% particle size D V10 is 103 ⁇ m particle size distribution on the volume basis, cumulative frequency of 50% particle diameter of volume-based particle size distribution
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 237 ⁇ m, a particle size D V90 of 379 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 1.05, and a bulk density of 1.38 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Example 8 First, 2.3 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 90 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 20 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 100 rpm.
  • the above siliceous slurry was granulated and dried with a disk-type atomizer spray dryer under the conditions of a disk diameter of 100 mm, a disk rotation speed of 10,000 rpm, and a drying gas temperature of 250 ° C. to obtain a dry powder.
  • This dried powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 95 ⁇ m and 375 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D 50 of 272 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put into a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at a temperature of 1195 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.6 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1310 ° C. for 48 hours while flowing high-purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min in the atmosphere furnace.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and the fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred at 20 rpm at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring for minutes. Thereafter, the silica powder and the fluorinated inert liquid were put into a sieve having an opening of 38 ⁇ m, and the silica powder and the fluorinated inert liquid were separated into solid and liquid. Further, the fluorine-based inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 38 ⁇ m, and the silica powder was washed.
  • Teflon registered trademark
  • the washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 81 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 213 ⁇ m, a particle size D V90 of 342 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.85, and a bulk density of 1.35 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative Example 1> First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • a drying Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 70 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 80 ⁇ m and 402 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 299 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 33 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Furthermore, the silica powder was washed by adding pure water to the silica powder on a sieve having an opening of 33 ⁇ m.
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min. It was. Accordingly, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 1.7%, the particle size DV 10 of 10% of the volume basis particle size distribution is 67 ⁇ m, and the particle size of the volume basis particle size distribution is 50%.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 219 ⁇ m, a particle size D V90 of 364 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.72, and a bulk density of 1.08 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative example 2> First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • a drying Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.85 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibration sieve having an opening of 450 ⁇ m and 850 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 753 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 1.6 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1380 ° C. for 48 hours while flowing high-purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 1.1 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 177 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Furthermore, the silica powder was washed by adding pure water to the silica powder on a sieve having an opening of 177 ⁇ m.
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min. It was. Accordingly, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.0%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume-based particle size distribution is 363 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 553 ⁇ m, a particle size D V90 of 783 ⁇ m, a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, a F NL / F NS of 3.42, and a bulk density of 1.53 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing argon into the dryer at a flow rate of 10 L / min. To obtain a dry powder.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 150 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibration sieve having an opening of 48 ⁇ m and 132 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size distribution 50% of the volume-based particle size distribution and a particle size DV 50 of 87 ⁇ m.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated for 1 hour at a temperature of 1190 ° C. in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1270 ° C. while flowing high purity oxygen of 99.9995% purity at a flow rate of 5 L / min in the atmosphere furnace.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.1 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized silica powder and the fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred at 20 rpm at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring for minutes. Thereafter, the silica powder and the fluorinated inert liquid were put into a sieve having an opening of 15 ⁇ m, and the silica powder and the fluorinated inert liquid were subjected to solid-liquid separation. Further, the fluorinated inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 15 ⁇ m to wash the silica powder.
  • Teflon registered trademark
  • the washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 1.1%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 37 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is 1.1%
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 64 ⁇ m, a particle size D V90 of 124 ⁇ m, an F NL / F NS of 0.44, and a bulk density of 0.84 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative example 4> First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • a drying Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.8 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibration sieve having an opening of 450 ⁇ m and 850 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 753 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 1.6 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1380 ° C. for 48 hours while flowing high-purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 1.1 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 177 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Furthermore, the silica powder was washed by adding pure water to the silica powder on a sieve having an opening of 177 ⁇ m.
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min. It was. Thereby, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.0%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 373 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 553 ⁇ m, a particle size D V90 of 775 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 3.50, and a bulk density of 1.48 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative Example 5> First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • a drying Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm and the roll rotation speed was adjusted to 90 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 60 ⁇ m and 400 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 311 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 25 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 10 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 22 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 22 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the silica powder after washing is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min. It was.
  • the cumulative frequency of 0.4% 45 ⁇ m or less of the particle based on volume cumulative frequency 10% particle size D V10 is 48 ⁇ m particle size distribution on the volume basis, cumulative frequency of 50% particle diameter of volume-based particle size distribution
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 229 ⁇ m, a particle size D V90 of 371 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.55, and a bulk density of 1.08 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 60 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 120 ⁇ m and 400 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 with a cumulative frequency of 50% of a volume-based particle size distribution of 303 ⁇ m.
  • silica powders were put in a fused quartz container, put in an electric furnace, and heated for 1 hour at a temperature of 1195 ° C. in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.4 mm and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm. As a result, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 99 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 223 ⁇ m, a particle size D V90 of 364 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.28, and a bulk density of 1.13 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm and the roll rotation speed was 80 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 65 ⁇ m and 425 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 317 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, put in an electric furnace, and subjected to primary firing by heating in an air atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 6 hours and then at a temperature of 1200 ° C. for 24 hours.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm. Furthermore, this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1300 ° C.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 25 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 25 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you. Accordingly, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.3%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 55 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 233 ⁇ m, a particle size D V90 of 387 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, a F NL / F NS of 0.61, and a bulk density of 1.09 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 20 L / min into the dryer. To obtain a dry powder.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm and the roll rotation speed was adjusted to 90 rpm.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in a vacuum furnace, and heated at 1200 ° C. for 12 hours at a pressure of 1 Pa to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 20 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 20 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.8%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 39 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 212 ⁇ m, a particle size D V90 of 352 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.46, and a bulk density of 1.05 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative Example 9> First, 1.9 kg of ultrapure water was prepared for 1 kg of fumed silica having a specific surface area of 50 m 2 / g. The prepared ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and fumed silica was added while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 25 ° C. After the fumed silica was added, stirring and mixing were continued for 3 hours to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 30 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying Teflon (registered trademark) container, which is placed in a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C.
  • a drying Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 70 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 53 ⁇ m and 400 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 293 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put into a fused quartz container, put in an electric furnace, and heated at 1200 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm. As a result, silica powder having a particle size D V50 of 232 ⁇ m and a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution was obtained.
  • the spheroidizing treatment was performed by spheroidizing the silica powder obtained above at a high frequency of 5 MHz, a high frequency output of 90 kW, an argon gas flow rate of 55 L / min, and an oxygen flow rate of 70 L / min.
  • argon as a working gas was introduced from the gas supply pipe 38 of the apparatus 30, and a high frequency was applied to the plasma torch 31 to generate plasma.
  • oxygen was gradually introduced to generate an argon-oxygen plasma.
  • the silica powder obtained above is introduced into the argon-oxygen plasma from the raw material supply pipe 37, the silica powder is melted, the melted particles are dropped, and the dropped particles are recovered by the recovery unit 33. .
  • the recovered silica powder and fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred for 20 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring. Thereafter, the silica powder and the fluorinated inert liquid were put into a sieve having an opening of 20 ⁇ m, and the silica powder and the fluorinated inert liquid were separated into solid and liquid. Further, the fluorinated inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 20 ⁇ m to wash the silica powder.
  • Teflon registered trademark
  • the washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was. Thereby, the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.8%, the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 43 ⁇ m, and the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 215 ⁇ m, a particle size D V90 of 356 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.50, and a bulk density of 1.37 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the above siliceous slurry was granulated and dried with a disk-type atomizer spray dryer under the conditions of a disk diameter of 100 mm, a disk rotation speed of 10,000 rpm, and a drying gas temperature of 250 ° C. to obtain a dry powder.
  • This dry powder was classified using a vibrating sieve having a mesh size of 53 ⁇ m and 400 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 of 307 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put into a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated at a temperature of 1195 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 48 hours at a temperature of 1300 ° C. while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 30 rpm.
  • the recovered silica powder and fluorine-based inert liquid (product name: Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Limited) are placed in a Teflon (registered trademark) beaker and stirred for 20 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Washed by stirring. Thereafter, the silica powder and the fluorinated inert liquid were put into a sieve having an opening of 22 ⁇ m, and the silica powder and the fluorinated inert liquid were separated into solid and liquid. Furthermore, the fluorine-based inert liquid was added again to the silica powder on the sieve having an opening of 22 ⁇ m, and the silica powder was washed.
  • Teflon registered trademark
  • the washed silica powder is put in a Teflon (registered trademark) container, put in a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 10 L / min into the dryer. It was.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 47 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 226 ⁇ m, a particle size D V90 of 369 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.54, and a bulk density of 1.34 / cm 3 is obtained. It was.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 60 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an opening of 120 ⁇ m and 400 ⁇ m to obtain a silica powder having a particle size D V50 with a cumulative frequency of 50% of a volume-based particle size distribution of 303 ⁇ m.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and heated in air at a temperature of 1160 ° C. for 3 hours to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.7 mm and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at a temperature of 1050 ° C. for 36 hours while flowing high purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min in the atmosphere furnace.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.4 mm and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 48 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 113 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is a Teflon (registered trademark) container.
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 263 ⁇ m, a particle size D V90 of 428 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, a F NL / F NS of 1.16, and a bulk density of 0.63 g / cm 3 is obtained. It was.
  • ⁇ Comparative Example 12> First, 3.0 kg of ultrapure water was prepared for 170 g of silicon tetrachloride. The ultrapure water was placed in a Teflon (registered trademark) container, and hydrolyzed by adding silicon tetrachloride while stirring and mixing in a nitrogen atmosphere while maintaining the temperature at 10 ° C. Stirring and mixing were continued for 3 hours after the addition of silicon tetrachloride to produce a siliceous slurry. At this time, the stirring speed was 150 rpm. Next, the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put in a dryer, and dried at a temperature of 300 ° C.
  • Teflon registered trademark
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.25 mm and the roll rotation speed was 90 rpm.
  • the pulverized dry powder was classified using a vibrating sieve having an aperture of 85 ⁇ m and 315 ⁇ m, thereby obtaining a silica powder having a particle size D V50 of 250 ⁇ m with a cumulative frequency of 50% of the volume-based particle size distribution.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in an electric furnace, and subjected to primary firing by heating in an air atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 6 hours and then at a temperature of 800 ° C. for 24 hours.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm. Furthermore, this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating for 36 hours at a temperature of 1000 ° C.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 35 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 35 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.7%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 82 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 221 ⁇ m, a particle size D V90 of 355 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 0.88, and a bulk density of 0.66 g / cm 3 is obtained. It was.
  • the siliceous slurry is transferred to a drying container made of Teflon (registered trademark), put into a dryer, and dried at a temperature of 250 ° C. for 24 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 20 L / min into the dryer. To obtain a dry powder.
  • the dried powder was taken out from the dryer and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.2 mm and the roll rotation speed was adjusted to 100 rpm.
  • silica powders were put in a fused quartz container, placed in a vacuum furnace, and heated at a temperature of 850 ° C. for 24 hours at a pressure of 1 Pa to perform primary firing.
  • the silica powder after the primary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.5 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 10 rpm.
  • this silica powder was again put in a container made of fused quartz and put in an atmosphere furnace. Secondary firing was performed by heating at 1050 ° C. for 12 hours while flowing high-purity oxygen having a purity of 99.9995% at a flow rate of 5 L / min in the atmosphere furnace.
  • the silica powder after the secondary firing was taken out of a fused quartz container and pulverized using a roll crusher. At this time, the roll gap was adjusted to 0.3 mm, and the roll rotation speed was adjusted to 15 rpm.
  • the pulverized silica powder and pure water are placed in a Teflon (registered trademark) beaker, the Teflon (registered trademark) beaker is placed in an ultrasonic cleaning bowl, and ultrasonic waves are applied for 15 minutes. Ultrasonic cleaning was performed. Thereafter, silica powder and pure water were put into a sieve having an opening of 48 ⁇ m, and the silica powder and pure water were subjected to solid-liquid separation. Further, pure water was added to silica powder on a sieve having an opening of 48 ⁇ m to wash the silica powder.
  • the washed silica powder is put into a Teflon (registered trademark) container, which is put into a dryer, and dried at a temperature of 200 ° C. for 24 hours while flowing dry air at a flow rate of 10 L / min. I let you.
  • the cumulative frequency of particles having a volume basis of 45 ⁇ m or less is 0.8%
  • the particle size DV 10 having a cumulative frequency of 10% of the volume basis particle size distribution is 119 ⁇ m
  • the particle size having a cumulative frequency of 50% of the volume basis particle size distribution is
  • a synthetic amorphous silica powder having a D V50 of 285 ⁇ m, a particle size D V90 of 455 ⁇ m with a cumulative frequency of 90% of the volume-based particle size distribution, F NL / F NS of 1.21, and a bulk density of 0.67 g / cm 3 is obtained. It was.
  • Soot bubble content about 8 mm of natural quartz powder along the inner surface of a 16-inch diameter quartz crucible manufacturing mold, and about 2.5 mm of the powders obtained in Examples 1-8 and Comparative Examples 1-13, respectively. Filled.
  • the arc electrode was placed on the central axis of the mold so that the tip of the electrode was placed at a position 400 mm above the bottom surface of the mold (same level as the upper end surface of the mold). While rotating the mold at a predetermined speed, the arc electrode was energized for 5 minutes at a power of 200 kw to melt the quartz powder.
  • the arc electrode was lowered by 200 mm, energized with the same electric power for 8 minutes, and the quartz near the center of the bottom in the mold was preferentially heated, and the pressure was reduced from the mold side for 6 minutes during the energization.
  • the obtained quartz crucible was cut into a strip shape having a width of 3 cm and subjected to heat treatment at a temperature of 1600 ° C. for 48 hours in a 5.0 ⁇ 10 2 Pa vacuum atmosphere. After the heat treatment, a portion of 10 cm to 15 cm was cut out from the upper end of the quartz crucible, the cross section was polished, and the bubble content generated per unit volume of the portion where the powder obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 13 was melted was determined. evaluated.
  • Example 3 when Example 3 and Comparative Example 6 which were performed under the same conditions up to pulverization after secondary firing were compared, Example in which F NL / F NS was controlled to a desired value by performing ultrasonic cleaning or the like after pulverization. 3 indicates that the bubble content was further reduced as compared with Comparative Example 6.
  • Example 1 or the like that was not subjected to the spheroidizing treatment obtained relatively good results as compared to Example 7 that was subjected to the spheroidizing treatment.
  • the synthetic amorphous silica powder of the present invention has a very high effect of reducing bubble generation or expansion and is suitable as a raw material for synthetic silica glass products.
  • the synthetic amorphous silica powder of the present invention is used as a raw material for producing synthetic silica glass products such as crucibles and jigs used for producing single crystals for semiconductor applications.

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Abstract

 本発明は、高温及び減圧環境下で使用される合成シリカガラス製品の原料に適しており、高温及び減圧の環境下での使用において安定的に気泡の発生又は膨張を抑制し、しかも比較的低コストで得られる合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法の提供を目的・課題とする。 そして、本発明は、シリカを原料とし、造粒、焼成により得られた合成非晶質シリカ粉末であって、(1)体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径Dv50、(2)体積基準の粒径45μm 以下の粒子の累積頻度、(3)体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径Dv90 と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径Dv10 との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50% の粒径Dv50 で除した値(Dv90-Dv10)/Dv50、(4)個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNL と、粒径30μm 以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNS の比FNL/FNS、(5)かさ密度が所定の範囲にあることを特徴とする。

Description

合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法
 本発明は、半導体産業等において高温及び減圧の環境下で使用される治具やルツボ等の
合成シリカガラス製品を製造する原料として好適な高純度の合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法に関する。本国際出願は、2014年1月29日に出願した日本国特許出願第2014-14445号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2014-14445号の全内容を本国際出願に援用する。
 従来、半導体用途の単結晶製造に用いるルツボや治具類は、天然石英やケイ砂を粉砕し、精製することにより得られた石英粉を原料として製造されていた。しかし、天然石英やケイ砂は種々の金属不純物を含んでおり、上記精製処理を行っても金属不純物を完全には取除くことができないため、純度において十分に満足できるものではなかった。また、半導体の高集積化が進むに従って、材料となる単結晶に対する品質要求が高まり、その単結晶の製造に使用されるルツボや治具類も高純度品が要望されるようになった。そのため、天然石英やケイ砂の代わりに、高純度の合成非晶質シリカ粉末を原料とした合成シリカガラス製品が注目されている。
 この高純度の合成非晶質シリカ粉末を製造する方法としては、高純度の四塩化珪素を水で加水分解させ、生成したシリカゲルを乾燥、整粒、焼成して合成非晶質シリカ粉末を得る方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、珪酸エステル等のアルコキシシランを酸とアルカリの存在下で加水分解してゲル化させ、得られたゲルを乾燥、粉砕後、焼成することにより合成非晶質シリカ粉末を得る方法が開示されている(例えば、特許文献2,3参照。)。また、ヒュームドシリカのスラリーを製造し、これを乾燥、粉砕後、焼成することにより合成非晶質シリカ粉末を得る方法が開示されている(例えば、特許文献4,5参照。)。上記特許文献1~5に記載された方法で製造した合成非晶質シリカ粉末は、天然石英やケイ砂に比べて高純度であり、これらを原料として製造されたルツボや治具類等の合成シリカガラス製品からの不純物混入低減や高性能化が可能となった。
特公平4-75848号公報(特許請求の範囲第1項) 特開昭62-176928号公報(特許請求の範囲第1項) 特開平3-275527号公報(第2頁左下欄第7行~第3頁左上欄第6行) 特許4548625号公報 特開2001-220157号公報
 しかしながら、上記特許文献1~5に記載された方法で製造した合成非晶質シリカ粉末を原料として製造された合成シリカガラス製品は、その使用環境が高温及び減圧環境下である場合、製品中に気泡が発生、或いは元々存在していた気泡が膨張して、その合成シリカガラス製品の性能を大幅に低減させるという欠点を有していた。
 例えば、シリコン単結晶引上げ用ルツボは、一般に1500℃付近及び7000Pa付近の高温及び減圧環境下で使用される合成シリカガラス製品である。このため、前述の気泡の発生又は膨張によってルツボの性能が大幅に低減し、これにより、引上げる単結晶の品質が左右されるという問題が生じていた。また、シリコン単結晶の大口径化により、シリコン単結晶引上げ用ルツボの使用環境は、より高温化、長期化の傾向にある。
 このような高温及び減圧環境下での使用において生じる問題に対しては、四塩化珪素の加水分解によって得られる合成非晶質シリカ粉末に熱処理を施して、合成非晶質シリカ粉末中の水酸基と塩素の濃度をそれぞれ減少させ、またアルコキシシランのゾルゲル法によって得られる合成非晶質シリカ粉末に熱処理を施して、合成非晶質シリカ粉末中の水酸基と炭素の濃度をそれぞれ減少させ、また、ヒュームドシリカのスラリーから得られる合成非晶質シリカ粉末に熱処理を施して、水酸基の濃度を減少させ、合成非晶質シリカ粉末中のガス成分になり得る不純物濃度の低減を行う対応が考えられる。
 しかしながら、上記対応を行っても、高温及び減圧環境下で使用される合成シリカガラス製品中の気泡の発生又は膨張を十分に抑制することができていないのが現状である。
 本発明者の研究により、これまで気泡の主な原因と考えられていた合成非晶質シリカ粉末中の水酸基、塩素、炭素等の濃度は、所定濃度まで抑えられれば、それ以上低下させても、合成シリカガラス製品中の気泡の発生又は膨張はこれ以上抑制されないことが明らかになった。これは、合成シリカガラス製品中の気泡の発生又は膨張の原因は、他に原因があることを示唆しており、本発明者は、更にその原因について、使用される合成非晶質シリカ粉末の粒度分布やかさ密度、充填密度等の粉体特性との相関に着眼して研究を行った。
 その結果、上記合成非晶質シリカ粉末の粉体特性のうち、特に粒度分布、かさ密度との相関が高いこと、更には粉末中に含まれる微粉の個数との相関が高いことを知見し、これらをより厳密に制御することにより、合成シリカガラス製品中の気泡の発生又は膨張を大幅に、かつ低コストで抑制できることを見出した。
 本発明の目的は、高温及び減圧環境下で使用される合成シリカガラス製品の原料に適した合成非晶質シリカ粉末であって、高温及び減圧の環境下での使用において安定的に気泡の発生又は膨張を抑制し、しかも比較的低コストで得られる合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法を提供することにある。
 本発明者が鋭意研究を重ねた結果、高温及び減圧の環境下で使用される合成シリカガラス製品において気泡の発生又は膨張を安定的に抑制するには、その製造原料に用いられる合成非晶質シリカ粉末の水酸基、塩素又は炭素の濃度を低減させることのほか、粉体特性の厳密な制御や粉末中に含まれる微粉の個数を低減することにより、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されを少なくし、かつ粉末溶融時に粒子間に存在するガスが外部へ抜けるための流路(パス)を確保することが重要であるという知見を得た。
 本発明の第1の観点は、シリカを原料として、造粒、焼成により得られた合成非晶質シリカ粉末であって、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下であることを特徴とする合成非晶質シリカ粉末である。
 本発明の第2の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に比表面積50~200m2/gのヒュームドシリカを原料とし、炭素濃度が2ppm未満、水酸基濃度が70ppm未満、塩素濃度が2ppm未満であることを特徴とする。
 本発明の第3の観点は、シリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーから体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μmのシリカ粉末を得る造粒工程と、造粒工程で得られたシリカ粉末を900~1200℃の温度で一次焼成を行う工程と、一次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、1100~1400℃の温度で二次焼成を行う工程と二次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、超音波による洗浄又はフッ素系不活性液体を用いた洗浄を行う工程と、洗浄後のシリカ粉末を目開き35~95μmのフルイを用いて固液分離した後に乾燥する工程とを含み、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下である合成非晶質シリカ粉末を得ることを特徴とする合成非晶質シリカ粉末の製造方法である。
 本発明の第4の観点は、第3の観点に基づく発明であって、更に造粒工程が、四塩化珪素を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程であることを特徴とする。
 本発明の第5の観点は、第3の観点に基づく発明であって、更に造粒工程が、有機系シリコン化合物を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程であることを特徴とする。
 本発明の第6の観点は、第3の観点に基づく発明であって、更に造粒工程が、ヒュームドシリカを用いてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程であることを特徴とする。
 本発明の第1の観点の合成非晶質シリカ粉末は、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下である。これにより、この合成非晶質シリカ粉末は、粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが少なく、更に粉末溶融時において上記ガスが外部へ抜けるためのパスが十分に確保される。このため、シリコン単結晶引上げ用ルツボ等の高温及び減圧環境下で使用される合成シリカガラス製品に、この合成非晶質シリカ粉末を用いれば、気泡の発生又は膨張を抑制することができる。また、気泡の発生又は膨張の抑制について、球状化処理等の特別な処理を施さない場合でも、比較的高い効果が得られるため、低コストで得られる。
 本発明の第2の観点の合成非晶質シリカ粉末では、その原料として、ヒュームドシリカを用いるため、気泡の発生原因となる炭素、水酸基、塩素の全ての濃度が大幅に低減される。このため、他のシリカを原料に用いた合成非晶質シリカ粉末に比べ、気泡の発生又は膨張を抑制する効果がより一層高められる。また、所定の比表面積を有するヒュームドシリカを用いるため、造粒の際の取扱い性等の面で優れる。
 本発明の第3~6の観点の製造方法では、例えば四塩化珪素を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させるか、テトラメトキシシラン等の有機系シリコン化合物を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させるか、或いはヒュームドシリカを用いてシリカ質のスラリーを生成させる。そして、このシリカ質のスラリーから体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μmのシリカ粉末を得る造粒工程と、造粒工程で得られたシリカ粉末を900~1200℃の温度で一次焼成を行う工程と、一次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、1100~1400℃の温度で二次焼成を行う工程と二次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、超音波による洗浄又はフッ素系不活性液体を用いた洗浄を行う工程と、洗浄後のシリカ粉末を目開き35~95μmのフルイを用いて固液分離した後に乾燥する工程とを含み、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下である合成非晶質シリカ粉末を得ることを特徴とする。上記工程を経ることで、気泡の発生又は膨張が抑制され、合成シリカガラス製品の原料として好適に用いることが可能な合成非晶質シリカ粉末を低コストで製造することができる。
実施例3の超音波洗浄前の合成非晶質シリカ粉末の体積基準及び個数基準の粒度分布を示す図である。 実施例3の超音波洗浄前の合成非晶質シリカ粉末の走査型顕微鏡(SEM)による写真図である。 実施例3で得られた合成非晶質シリカ粉末の体積基準及び個数基準の粒度分布を示す図である。 実施例3で得られた合成非晶質シリカ粉末の走査型顕微鏡(SEM)による写真図である。 本発明の合成非晶質シリカ粉末の製造工程を示すプロセスフロー図である。 スラリー調製に用いられる連続混練装置の概略断面図である。 熱プラズマによる球状化装置の概略断面図である。
 次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
 本発明の合成非晶質シリカ粉末は、シリカを原料として、造粒、焼成により得られる。そして、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下であることを特徴とする。なお、本明細書中、合成非晶質シリカ粉末の体積基準の粒径、粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定装置(スペクトリス社製 型式名:MS-3000)を用いて測定したものである。また、かさ密度とは、ゆるめかさ密度のことをいい、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製 型式名:PT-X)を用いて測定したものである。また、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークとは、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークを除くものであって、体積基準の粒度分布における累積頻度50%の粒径DV50の直近にある最大のものをいう。また、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークとは、個数基準の粒度分布において、粒径30μm以下にある頻度ピークのうちの最大のものをいう。
 体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm未満の場合は、合成非晶質シリカ粉末溶融時に合成非晶質シリカ粉末の粒子が溶けやすいために、合成非晶質シリカ粉末の粒子間に存在するガスの取り残されが多くなり、気泡が多く発生する。一方、合成非晶質シリカ粉末のDV50が509μmより大きい場合は、合成非晶質シリカ粉末の粒子間の空間が大きくなるために、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが多くなり、気泡が多く発生する。このうち、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50は76μm以上509μm以下であることが好ましく、90μm以上460μm以下であることが特に好ましい。
 また、合成非晶質シリカ粉末の体積基準の45μm以下の粒子は、合成非晶質シリカ粉末の体積基準の粒度分布の頻度が50%の粒径DV50の72μm以上509μm以下と比較して小さいために、合成非晶質シリカ粉末溶融時には、溶融しやすい。このため、合成非晶質シリカ粉末の体積基準の45μm以下の粒子の頻度が1.8%以上の時は、溶融しやすい粒子が多数存在するために、溶融した合成非晶質シリカ粉末の粒子間にガスの取り残されが多くなり、気泡が発生する。このうち、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度は、0.5%以下であることが好ましい。
 また、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値、即ち(DV90-DV10)/DV50の値が0.79未満であると、合成非晶質シリカ粉末の粒子が、同時に溶融するために、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが多くなる。(DV90-DV10)/DV50の値が1.40を越えると、合成非晶質シリカ粉末の粒径のばらつきが大きくなる。これにより、溶融速度のばらつきが大きくなるために、上記ガスが外部へ抜けるためのパスが十分に確保できなくなり、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが多くなる。一方、(DV90-DV10)/DV50の値が0.79以上1.40以下であれば、粒子同士の溶融速度に適度な差があるために、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが少なくなり、またガスが外部に抜けるパスが確保できるために、ガスの取り残されが低減される。このうち、(DV90-DV10)/DV50の値は、0.85以上1.0以下であることが好ましい。
 また、合成非晶質シリカ粉末のかさ密度が0.75g/cm3より小さいと、合成非晶質シリカ粉末の粒子間の空間が大きくなるために、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが多くなり、気泡が多く発生する。一方、合成非晶質シリカ粉末のかさ密度が1.5g/cm3を越えると、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの流路(パス)が確保されず、これを通して逃げるガスが残留するために、これにより気泡が多く取り残される。
 また、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3未満では、合成非晶質シリカ粉末に含まれる微粒子が多く含まれるため、合成非晶質シリカ粉末溶融時に粒子間に存在するガスの取り残されが多くなり、これにより気泡が増大する。
 本発明において、個数基準の粒度分布に注目した理由は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した体積基準の粒度分布においては、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50より極端に小さい合成非晶質シリカ粉末の存在が無視されがちとなるが、個数基準では、これら粒径が極端に小さい合成非晶質シリカ粉末が多数存在する場合、これらも数値に正確に反映されやすいからである。このうち、FNL/FNSは0.30以上3.24以下であることが好ましく、0.7以上3.24以下であることが特に好ましい。なお、個数基準の粒度分布は、粒子画像分析装置(スペクトリス社製 型式名:Mophologi G3)を用いて測定したものである。
 また、合成シリカガラス製品の不純物混入の低減や高性能化のため、合成非晶質シリカ粉末の不純物濃度は、水素原子を除く1A族、2A~8族、1B~3B族、炭素及び珪素を除く4B族、5B族、酸素を除く6B族、塩素を除く7B族の濃度が2ppm未満であることが好ましい。このうち、これらの不純物濃度は0.5ppm未満であることが特に好ましい。
 また、高温及び減圧下における合成シリカガラス製品中の気泡の発生又は膨張を抑制するため、ガス成分となり得る水酸基濃度が70ppm以下、塩素濃度が2ppm未満、炭素濃度が2ppm未満であることが好ましい。本発明の合成非晶質シリカ粉末では、出発原料の選択や、乾燥、焼成条件を最適化することよって、表面に吸着するガス成分、粉末の内部のガス成分が極めて少なくなり、合成シリカガラス製品における気泡の発生又は膨張の低減効果がより高められる。
 そして、四塩化珪素を加水分解させたシリカを原料とした合成非晶質シリカ粉末では、炭素濃度2ppm未満を達成できる。これは、四塩化珪素は、テトラメトキシシラン等の有機系シリコン化合物のように炭素原子を含まないため、残留する炭素濃度が比較的低減される。また、有機系シリコン化合物を加水分解させたシリカを原料とした合成非晶質シリカ粉末では、塩素濃度2ppm未満を達成する。上記シリカ粉末は、塩素系珪素化合物を液中で反応させて得られたシリカ粉末に比べて塩素濃度が低いため、これを原料粉末に用いて得られた合成非晶質シリカ粉末では、残留する塩素濃度が比較的低減される。
 これに対して、ヒュームドシリカを原料とした合成非晶質シリカ粉末では、炭素濃度が2ppm未満、塩素濃度が2ppm未満となる。原料粉末に塩素系珪素化合物を液中で反応させて得られたシリカ粉末を用いて得られた合成非晶質シリカ粉末では、残留する塩素濃度が比較的高くなりやすい。また、原料粉末に有機系シリコン化合物を用いて得られた合成非晶質シリカ粉末では、残留する炭素濃度が比較的高くなりやすい。一方、ヒュームドシリカは上記2つのシリカ粉末よりも塩素濃度、炭素濃度が共に低いため、原料粉末にヒュームドシリカを用いて得られた合成非晶質シリカ粉末では、塩素濃度、炭素濃度の双方が極めて低減される。また、焼成雰囲気を制御することにより、水酸基濃度70ppm未満を達成できる。
 原料に用いるヒュームドシリカの比表面積は50~200m2/gであることが好ましい。比表面積が50m2/gより小さい場合、ヒュームドシリカを純水と混合しシリカ質のスラリーにして、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉にした時に、ヒュームドシリカの粒子間の凝集性が良好ではないために、乾燥粉が崩れやすく、粉砕時の粉砕性が良好ではない。また、ヒュームドシリカの比表面積を200m2/gを越えると、シリカ質のスラリーのシリカ含有量が減少し、水含有率が増えるために経済性の観点から好ましくない。
 続いて、本発明の合成非晶質シリカ粉末の製造方法について説明する。図5に、その製造工程についての簡単なプロセスフローを示す。第1の方法は、原料に四塩化珪素を用いる方法であり、この方法では、先ず四塩化珪素170gに対して3~9kgに相当する量の超純水を準備する。準備した超純水を容器内に入れ、窒素又はアルゴン等の雰囲気にて、温度を好ましくは10~45℃、更に好ましくは20~45℃に保持して攪拌、混合しながら、四塩化珪素を添加して加水分解させる。四塩化珪素を添加してから0.5~6時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させる。このとき、攪拌速度は100~300rpmの範囲にするのが好ましい。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に好ましくは1~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、200℃~300℃の温度で12~48時間乾燥させて、乾燥粉を得る。乾燥は、上記方法以外に、ロータリーキルン、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤー等を用いて行うこともできる。ロータリーキルンを用いる場合は、ロータリーキルンのレトルト内に、5~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、上記シリカ質のスラリーを入れ、500℃~1000℃の温度で0.25~2時間乾燥させて、乾燥粉を得る。なお、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤーを用いる場合は、造粒も同時に行われるため、次の粉砕を行わずに分級を行う。次に、この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャー等の粉砕機を用いて粉砕する。ロールクラッシャーを用いる場合は、ロール隙間0.2~0.7mm、ロール回転数40~150rpmに適宜調整して行う。
 次に、粉砕した又は粉砕していない乾燥粉を振動フルイ等を用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μm、好ましくは300~650μmの造粒されたシリカ粉末を得る。得られたシリカ粉末は、後述の焼成、粉砕、分級等の工程を経る。
 第2の方法は、原料に有機系シリコン化合物を用いる方法であり、この方法では、先ず有機系シリコン化合物としてテトラメトキシシラン1molに対して、超純水0.5~3mol、エタノール0.5~3molを準備する。準備した超純水、エタノールを容器内に入れ、窒素又はアルゴン等の雰囲気にて、温度を60℃に保持して攪拌、混合しながら、テトラメトキシシランを添加して加水分解させる。テトラメトキシシランを添加してから5~120分間、撹拌、混合した後、テトラメトキシラン1molに対して1~50molの超純水を更に添加し、1~12時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させる。このとき、攪拌速度は100~300rpmの範囲にするのが好ましい。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に好ましくは1~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、200℃~300℃の温度で12~48時間乾燥させて、乾燥粉を得る。乾燥は、上記方法以外に、ロータリーキルンやディスク式アトマイザーのスプレードライヤー等を用いて行うこともできる。ロータリーキルンを用いる場合は、ロータリーキルンのレトルト内に、5~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、上記シリカ質のスラリーを入れ、500℃~1000℃の温度で0.25~2時間乾燥させて、乾燥粉を得る。なお、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤーを用いる場合は、造粒も同時に行われるため、次の粉砕を行わずに分級を行う。次に、この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャー等の粉砕機を用いて粉砕する。ロールクラッシャーを用いる場合は、ロール隙間0.2~0.7mm、ロール回転数40~150rpmに適宜調整して行う。
 次に、粉砕した又は粉砕していない乾燥粉を振動フルイ等を用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μm、好ましくは300~650μmの造粒されたシリカ粉末が得られる。得られたシリカ粉末は、後述の焼成、粉砕、分級等の工程を経る。
 第3の方法は、原料にヒュームドシリカを用いる方法であり、この方法では、比表面積が50~200m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.0~20kgを準備する。なお、比表面積とは、ガス吸着量測定装置(カンタクロム社製 型式名:AUTOSORB-1 MP)で測定されたBET3点法による値をいう。準備した超純水を容器内に入れ、窒素又はアルゴン等の雰囲気にて、温度を10~30℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加する。ヒュームドシリカを添加してから0.5~6時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させる。このとき、攪拌速度は10~100rpmにするのが好ましく、10~50rpmの範囲にするのが特に好ましい。混合は、上記方法以外に、フロージェットミキサや、後述の図6に示す連続混練装置50を用いて行うこともできる。連続混練装置50は、ヒュームドシリカと超純水を連続して混合し、高濃度のヒュームドシリカを含有するシリカ質のスラリーを生成させることができるため、量産性の面で優れる。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に好ましくは1~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、200℃~300℃の温度で12~48時間乾燥させて、乾燥粉を得る。乾燥は、上記方法以外に、ロータリーキルンやディスク式アトマイザーのスプレードライヤー等を用いて行うこともできる。ロータリーキルンを用いる場合は、ロータリーキルンのレトルト内に、5~20L/minの流量で窒素又はアルゴン等を流しながら、上記シリカ質のスラリーを入れ、500℃~1000℃の温度で0.25~2時間乾燥させて、乾燥粉を得る。なお、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤーを用いる場合は、造粒も同時に行われるため、次の粉砕を行わずに分級を行う。次に、この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャー等の粉砕機を用いて粉砕する。ロールクラッシャーを用いる場合は、ロール隙間0.2~0.7mm、ロール回転数40~150rpmに適宜調整して行う。
 次に、粉砕した又は粉砕していない乾燥粉を振動フルイ等を用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μm、好ましくは300~650μmの造粒されたシリカ粉末が得られる。
 第1~第3の方法において、上記造粒後のシリカ粉末は、以下の焼成、粉砕、超音波等を用いた洗浄工程を経る。焼成は、粒子同士の熔着を防ぐため、二段階焼成で行うのが好ましい。一次焼成は、耐熱性ガラス、石英製の容器内にシリカ粉末を投入し、これを電気炉、雰囲気炉、昇降炉に入れて、好ましくは大気、窒素又は真空雰囲気中、900~1200℃の温度で5~30時間、更に好ましくは5~24時間加熱することにより行う。一次焼成を行った後は、ロールクラッシャーや乳鉢等を用いて粉砕する。ここでの粉砕は、ロールクラッシャーを用いる場合は、ロール隙間0.3~1.5mm、ロール回転数10~50rpmに適宜調整して行う。粉砕後、このシリカ粉末を、耐熱性ガラス、石英製の容器内に投入し、再び電気炉、雰囲気炉又は昇降炉を用いて、二次焼成を行う。二次焼成は、好ましくは大気、酸素又は窒素雰囲気中、1100~1400℃の温度で24~60時間行う。二次焼成を行った後は、再びロールクラッシャー等を用いて粉砕する。ここでの粉砕は、ロールクラッシャーを用いる場合は、ロール隙間0.2~0.7mm、ロール回転数10~50rpmに適宜調整して行う。
 超音波による洗浄は、上記粉砕後のシリカ粉末と純水等の水をテフロン(登録商標)製のビーカー等に入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を好ましくは5~20分間印加しながら行う。その後、好ましくは目開き35~95μmのフルイ等を用いてシリカ粉末と水とを固液分離し、更に、この固液分離したシリカ粉末に純水等の水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行う。ここでの洗浄は、超音波洗浄以外に、撹拌による洗浄方法であってもよい。この場合、上記粉砕後のシリカ粉末とフッ素系不活性液体をテフロン(登録商標)製のビーカー等に入れ、撹拌羽等を用いて、好ましくは回転数20~100rpm、撹拌時間10~30分間の条件で撹拌することにより洗浄する。その後、フルイ等を用いてシリカ粉末とフッ素不活性液体とを固液分離し、更に固液分離したシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行う。洗浄後のシリカ粉末は、テフロン(登録商標)製の容器等に入れて、この容器を乾燥機内に入れ、乾燥機内に5~20L/minの流量で乾燥空気を流しながら、120~250℃の温度で12~48時間乾燥させる。
 以上の工程により、本発明の合成非晶質シリカ粉末が得られる。この合成非晶質シリカ粉末は、球状化処理等を施して得られる粉末に比べて低コストで得られ、しかも、従来品と比較して、合成シリカガラス製品中で発生又は膨張する気泡について、比較的高い抑制効果が得られる。また、この合成非晶質シリカ粉末に、後述の図7に示す装置を用いて球状化処理を施すことによって、上記気泡の発生又は膨張についてより高い抑制効果を得ることも可能である。
 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
 <実施例1>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをロータリーキルンのレトルトに入れ、ロータリーキルンのレトルト内に10L/minの流量で窒素を流しながら、600℃の温度で1時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を40rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き425μm及び850μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が693μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、これを電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を1.5mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、これを雰囲気炉に入れ、雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1350℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を10分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き95μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き95μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.0%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が344μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が509μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が749μm、FNL/FNSが3.24、かさ密度1.50g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例2>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.0kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を40rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き224μm及び630μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が510μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を40rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1350℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を40rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き85μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き85μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.4%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が187μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が375μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が560μm、FNL/FNSが1.81、かさ密度1.31g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例3>
 先ず、比表面積が90m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水2.3kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を20℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を60rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き120μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が303μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1195℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.4mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き48μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き48μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が99μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が223μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が364μm、FNL/FNSが0.96、かさ密度1.13g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例4>
 先ず、四塩化珪素170gに対して、超純水3.0kgを準備した。この超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を10℃に保持して攪拌、混合しながら、四塩化珪素を添加して加水分解させた。四塩化珪素を添加してから3時間攪拌、混合を継続して、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は150rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に15L/minの流量で窒素を流しながら、300℃の温度で24時間乾燥、脱塩素させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.25mm、ロール回転数90rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き85μm及び315μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が250μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で900℃の温度で6時間、その後1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で36時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き35μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き35μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.6%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が68μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が184μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が296μm、FNL/FNSが0.73、かさ密度1.07g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例5>
 先ず、テトラメトキシシラン1molに対して、超純水1mol、エタノール1molを準備した。準備した超純水、エタノールをテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を60℃に保持して攪拌しながら、テトラメトキシシランを添加して加水分解させた。テトラメトキシシランを添加してから60分間、撹拌した後、テトラメトキシラン1molに対して25molの超純水を更に添加し、6時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に20L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を100rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を、気流分級機を用いて、ベーン角25°、ブロワー風量6m3/minで分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が177μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、真空炉に入れ、圧力1Paで1200℃の温度で12時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き48μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き48μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が1.0%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が74μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が110μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が225μm、FNL/FNSが0.88、かさ密度0.91g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例6>
 先ず、図6に示すように、回転する複数の突片54を有する連続混練装置50の容器51に、比表面積200m2/gのヒュームドシリカを3kg/時間の速度で供給するとともに、15℃のイオン交換水を7kg/時間の速度で供給して混合し、シリカ質のスラリーを生成させた。上記連続混練装置50は、底板51aを有し上面が開放された円筒状の容器51と、この底板51aの中央に鉛直方向に延びて挿通され上端が容器51内の上部に位置するように回転可能に設けられた回転軸52と、この回転軸52の上端に固着された円板状の回転板53と、この回転板53の下面に半径方向及び円周方向にそれぞれ所定の間隔をあけ、かつ下方に向って突設された複数の円柱状の突片54とを備える。底板51aと回転軸52との間には、容器51内のスラリー55の漏れを阻止するシール部材56と、回転軸52を底板51aに対して回転可能に保持する一対の軸受57,57とが介装される。また図6中の符号58は容器51内のスラリー55を排出するための排出管である。更に図6中の符号59は排出管58に設けられた開閉弁であり、この開閉弁59を開くと、容器51内のスラリー55が排出管58を通って排出されるようになっている。この実施例6において、上記回転板53の回転速度は500rpmに設定してシリカ質のスラリーを調製した。
 次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量でアルゴンを流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を150rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き28μm及び140μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が103μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1190℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1280℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き35μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き35μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が22μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が76μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が127μm、FNL/FNSが0.30、かさ密度0.75g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例7>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を45rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き125μm及び425μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が323μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.4mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。これにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が232μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、図7に示す装置30を用いて球状化処理を行った。この装置30は、プラズマを発生させるプラズマトーチ31と、このプラズマトーチ31の下部に設けられた反応筒であるチャンバ32と、このチャンバ32の下部に設けられた処理後の粉末を回収する回収部33とを備える。プラズマトーチ31は、チャンバ32に連通する頂部が封止された石英管34と、この石英管34を巻回する高周波誘導コイル36を有する。石英管34の上部には原料供給管37が貫通して設けられ、かつガス導入管38が接続される。チャンバ32の側方にはガス排気口39が設けられる。プラズマトーチ31では、高周波誘導コイル36に通電するとプラズマ40を発生し、ガス導入管38から石英管34にアルゴン、酸素等のガスが供給される。原料粉末は原料供給管37を介してプラズマ40中に供給される。また、チャンバ32内のガスは、チャンバ32側方に設けられたガス排気口39から排気される。
 球状化処理の条件は、高周波周波数5MHz、高周波出力90kW、アルゴンガス流量55L/min、酸素流量70L/minとした。具体的には、先ず、装置30のガス供給管38から作動ガスのアルゴンを導入して、高周波をプラズマトーチ31に印加させ、プラズマを発生させた。プラズマが安定した後に、酸素を徐々に導入して、アルゴン-酸素プラズマを発生させた。上記得られたシリカ粉末を、原料供給管37からアルゴン-酸素プラズマ中に投入して、シリカ粉末を溶融させ、融体となった粒子を落下させて、落下した粒子を回収部33で回収した。
 次に、上記回収したシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き48μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き48μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が103μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が237μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が379μm、FNL/FNSが1.05、かさ密度1.38g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <実施例8>
 先ず、比表面積が90m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水2.3kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を20℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤーで、ディスク直径100mm、ディスク回転数10000rpm、乾燥ガス温度250℃の条件にて造粒、乾燥することにより、乾燥粉を得た。この乾燥粉を目開き95μm及び375μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が272μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1195℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.6mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1310℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き38μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き38μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が81μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が213μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が342μm、FNL/FNSが0.85、かさ密度1.35g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例1>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を70rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き80μm及び402μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が299μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を10分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き33μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き33μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が1.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が67μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が219μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が364μm、FNL/FNSが0.72、かさ密度1.08g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例2>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.85mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き450μm及び850μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が753μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を1.6mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1380℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を1.1mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を10分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き177μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き177μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.0%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が363μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が553μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が783μm、FNL/FNSが3.42、かさ密度1.53g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例3>
 先ず、実施例6で使用した図6に示す連続混練装置50の容器51に、比表面積200m2/gのヒュームドシリカを3kg/時間の速度で供給するとともに、15℃のイオン交換水を7kg/時間の速度で供給して混合し、シリカ質のスラリーを生成させた。この比較例3において、上記回転板53の回転速度は1000rpmに設定してシリカ質のスラリーを調製した。
 次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量でアルゴンを流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を150rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き48μm及び132μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が87μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1190℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1270℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.1mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き15μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き15μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が1.1%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が37μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が64μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が124μm、FNL/FNSが0.44、かさ密度0.84g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例4>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.8mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き450μm及び850μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が753μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を1.6mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1380℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を1.1mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を10分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き177μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き177μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.0%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が373μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が553μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が775μm、FNL/FNSが3.50、かさ密度1.48g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例5>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を90rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き60μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が311μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を25rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を10分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き22μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き22μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.4%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が48μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が229μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が371μm、FNL/FNSが0.55、かさ密度1.08g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
  <比較例6>
 先ず、比表面積が90m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水2.3kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を20℃に保持して攪拌しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を60rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き120μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が303μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1195℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.4mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が99μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が223μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が364μm、FNL/FNSが0.28、かさ密度1.13g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例7>
 先ず、四塩化珪素170gに対して、超純水3.0kgを準備した。この超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を10℃に保持して攪拌、混合しながら、四塩化珪素を添加して加水分解させた。四塩化珪素を添加してから3時間攪拌、混合を継続して、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は150rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に15L/minの流量で窒素を流しながら、300℃の温度で24時間乾燥、脱塩素させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数80rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き65μm及び425μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が317μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で900℃の温度で6時間、その後1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で36時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き25μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き25μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.3%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が55μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が233μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が387μm、FNL/FNSが0.61、かさ密度1.09g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例8>
 先ず、テトラメトキシシラン1molに対して、超純水1mol、エタノール1molを準備した。準備した超純水、エタノールをテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を60℃に保持して攪拌しながら、テトラメトキシシランを添加して加水分解させた。テトラメトキシシランを添加してから60分間、撹拌した後、テトラメトキシラン1molに対して25molの超純水を更に添加し、6時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に20L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を90rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を、気流分級機を用いて、ベーン角25°、ブロワー風量6m3/minで分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が289μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、真空炉に入れ、圧力1Paで1200℃の温度で12時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き20μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き20μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.8%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が39μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が212μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が352μm、FNL/FNSが0.46、かさ密度1.05g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例9>
 先ず、比表面積が50m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水1.9kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を25℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は30rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを乾燥用テフロン(登録商標)製の容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を70rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き53μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が293μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1200℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。これにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が232μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、実施例7で使用した図7に示す装置30を用いて球状化処理を行った。球状化処理の条件は、高周波周波数5MHz、高周波出力90kW、アルゴンガス流量55L/min、酸素流量70L/minにて上記得られたシリカ粉末に球状化処理を施した。具体的には、先ず、装置30のガス供給管38から作動ガスのアルゴンを導入して、高周波をプラズマトーチ31に印加させ、プラズマを発生させた。プラズマが安定した後に、酸素を徐々に導入して、アルゴン-酸素プラズマを発生させた。上記得られたシリカ粉末を、原料供給管37からアルゴン-酸素プラズマ中に投入して、シリカ粉末を溶融させ、融体となった粒子を落下させて、落下した粒子を回収部33で回収した。
 次に、上記回収したシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き20μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き20μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.8%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が43μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が215μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が356μm、FNL/FNSが0.50、かさ密度1.37g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例10>
 先ず、比表面積が90m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水2.3kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を20℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーを、ディスク式アトマイザーのスプレードライヤーで、ディスク直径100mm、ディスク回転数10000rpm、乾燥ガス温度250℃の条件にて造粒、乾燥することにより、乾燥粉を得た。この乾燥粉を目開き53μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が307μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1195℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1300℃の温度で48時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を30rpmに調整して行った。
 次に、上記回収したシリカ粉末とフッ素系不活性液体(住友スリーエム株式会社製 製品名:フロリナート)をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、撹拌羽等を用いて回転数50rpmで、20分間撹拌することにより洗浄した。その後、目開き22μmのフルイにシリカ粉末とフッ素系不活性液体を入れ、シリカ粉末とフッ素系不活性液体を固液分離した。更に、目開き22μmのフルイ上にあるシリカ粉末に再びフッ素系不活性液体を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が47μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が226μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が369μm、FNL/FNSが0.54、かさ密度1.34/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例11>
 先ず、比表面積が90m2/gのヒュームドシリカ1kgに対して、超純水2.3kgを準備した。準備した超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を20℃に保持して攪拌、混合しながら、ヒュームドシリカを添加した。ヒュームドシリカを添加してから3時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を60rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き120μm及び400μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が303μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で1160℃の温度で3時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.7mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1050℃の温度で36時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.4mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き48μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き48μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が113μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が263μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が428μm、FNL/FNSが1.16、かさ密度0.63g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例12>
 先ず、四塩化珪素170gに対して、超純水3.0kgを準備した。この超純水をテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を10℃に保持して攪拌、混合しながら、四塩化珪素を添加して加水分解させた。四塩化珪素を添加してから3時間攪拌、混合を継続して、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は150rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に15L/minの流量で窒素を流しながら、300℃の温度で24時間乾燥、脱塩素させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.25mm、ロール回転数90rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を目開き85μm及び315μmの振動フルイを用いて分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が250μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、電気炉に入れ、大気雰囲気中で500℃の温度で6時間、その後800℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1000℃の温度で36時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き35μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き35μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.7%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が82μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が221μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が355μm、FNL/FNSが0.88、かさ密度0.66g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <比較例13>
 先ず、テトラメトキシシラン1molに対して、超純水1mol、エタノール1molを準備した。準備した超純水、エタノールをテフロン(登録商標)製の容器内に入れ、窒素雰囲気にて、温度を60℃に保持して攪拌しながら、テトラメトキシシランを添加して加水分解させた。テトラメトキシシランを添加してから60分間、撹拌した後、テトラメトキシラン1molに対して25molの超純水を更に添加し、6時間攪拌、混合を継続し、シリカ質のスラリーを生成させた。このとき、攪拌速度は100rpmとした。次に、上記シリカ質のスラリーをテフロン(登録商標)製の乾燥用容器に移しこれを乾燥機に入れ、乾燥機内に20L/minの流量で窒素を流しながら、250℃の温度で24時間乾燥させて乾燥粉を得た。この乾燥粉を乾燥機から取り出し、ロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.2mm、ロール回転数を100rpmに調整して行った。粉砕した乾燥粉を、気流分級機を用いて、ベーン角25°、ブロワー風量6m3/minで分級することにより、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が177μmのシリカ粉末を得た。
 続いて、これらシリカ粉末を溶融石英容器入れて、真空炉に入れ、圧力1Paで850℃の温度で24時間加熱することにより一次焼成を行った。一次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.5mm、ロール回転数を10rpmに調整して行った。更にこのシリカ粉末を、再び溶融石英製の容器に入れて、雰囲気炉に入れた。雰囲気炉内に、5L/minの流量で純度99.9995%の高純度酸素を流しながら、1050℃の温度で12時間加熱することにより二次焼成を行った。二次焼成後のシリカ粉末を、溶融石英製の容器から取り出し、これをロールクラッシャーを用いて粉砕した。このときロール隙間を0.3mm、ロール回転数を15rpmに調整して行った。
 次に、上記粉砕後のシリカ粉末と純水をテフロン(登録商標)製のビーカーに入れ、このテフロン(登録商標)製のビーカーを超音波洗浄漕に入れて、超音波を15分間印加しながら超音波洗浄を行った。その後、目開き48μmのフルイにシリカ粉末と純水を入れ、シリカ粉末と純水を固液分離した。更に、目開き48μmのフルイ上にあるシリカ粉末に純水を加えて、シリカ粉末の洗浄を行った。
 最後に、洗浄後のシリカ粉末をテフロン(登録商標)製の容器入れて、これを乾燥機に入れ、乾燥機内に10L/minの流量で乾燥空気を流しながら、200℃の温度で24時間乾燥させた。これにより、体積基準の45μm以下の粒子の累積頻度が0.8%、体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10が119μm、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が285μm、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90が455μm、FNL/FNSが1.21、かさ密度0.67g/cm3の合成非晶質シリカ粉末を得た。
 <評価及び比較試験>
 実施例1~8及び比較例1~13で得られた粉末の不純物濃度を以下の方法により分析又は測定した。また、実施例1~8及び比較例1~13の粉末を用いて石英ルツボを作成し、単位体積当たりの気泡含有量を評価した。これらの結果を次の表1に示す。また、図1、図2に、実施例3の超音波洗浄前の合成非晶質シリカ粉末の粒度分布、走査型顕微鏡(SEM)により観察したときの写真図を示す。また、図3、図4に、実施例3で得られた合成非晶質シリカ粉末の粒度分布、走査型顕微鏡(SEM)により観察したときの写真図を示す。
 (i)   C:粉末に助燃剤として鉄、タングステン、すずを添加し、酸素雰囲気にて高周波炉燃焼-赤外線吸収法(堀場製作所社製 型式名:EMIA-920V)にて分析を行った。
 (ii)  Cl:合成非晶質シリカ粉末に超純水を混合し、超音波下にてClを浸出させる。遠心分離機により合成非晶質シリカ粉末と浸出液を分離して、浸出液をイオンクロマトグラフィー(日本ダイオネクス社製 型式名:DX-500)により分析を行った。
 (iii) OH:フーリエ変換型赤外線分光分析計(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製 型式名:Nicolet 4700FT-IR)により、3660cm-1付近のピーク高さにより測定した。
 (iv)  気泡含有量:直径16インチの石英ルツボ製造用モールドの内面に沿って天然石英粉を約8mm、実施例1~8及び比較例1~13で得られた粉末をそれぞれ約2.5mm充填した。モールドの中心軸上であって、モールドの底面より400mm上方の位置(モールド上端面と同一レベル)に電極先端部が配置されるようにアーク電極を設置した。モールドを所定の速度で回転させながら、アーク電極に200kwの電力で5分間通電して石英粉を溶融した。次いでアーク電極を200mm降下し、同じ電力で8分間通電してモールド内の底部中央付近の石英を重点的に加熱し、通電中にモールド側より6分間減圧した。
 得られた石英ルツボを幅3cmに短冊状に切断し、5.0×102Pa真空雰囲気下で1600℃の温度で48時間の熱処理を行った。熱処理後、石英ルツボ上端から10cm~15cmの部分を切り出し、断面研磨行い、実施例1~8及び比較例1~13で得られた粉末が溶融した部分の単位体積当たりに発生する気泡含有量を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、実施例1~8と比較例1~13を比較すると、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度、(DV90-DV10)/DV50の値、FNL/FNSの値、かさ密度が所望の値に制御された実施例1~8の合成非晶質シリカ粉末では、これらの数値のいずれかが所定の条件を満たさない比較例1~13に比べて、石英ルツボにおける気泡含有量が大幅に低減されている。特に、二次焼成後の粉砕までを同じ条件で行った実施例3と比較例6を比較すると、粉砕後に超音波洗浄等を行い、FNL/FNSが所望の値に制御された実施例3では、比較例6よりも気泡含有量が更に低減されたことが判る。また、球状化処理を行っていない実施例1等でも、球状化処理を行った実施例7と比べて比較的良好な結果が得られたことが判る。更に、出発原料に比表面積50~200m2/gのヒュームドシリカを用いた実施例1~3,6~8では、炭素濃度、塩素濃度、水酸基濃度のいずれもが所定値未満に低減されていることが判る。
 このことから、本発明の合成非晶質シリカ粉末は、気泡の発生又は膨張の低減効果が非常に高く、合成シリカガラス製品のための原料に適していることが確認された。
 本発明の合成非晶質シリカ粉末は、半導体用途の単結晶製造に用いるルツボや治具類等の合成シリカガラス製品を製造する原料として使用される。

Claims (6)

  1.  シリカを原料として、造粒、焼成により得られた合成非晶質シリカ粉末であって、
     体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、
     体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、
     体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、
     体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、
     かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下であることを特徴とする合成非晶質シリカ粉末。
  2.  比表面積50~200m2/gのヒュームドシリカを原料とし、炭素濃度が2ppm未満、水酸基濃度が70ppm未満、塩素濃度が2ppm未満である請求項1記載の合成非晶質シリカ粉末。
  3.   シリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーから体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が100~700μmのシリカ粉末を得る造粒工程と、
      前記造粒工程で得られたシリカ粉末を900~1200℃の温度で一次焼成を行う工程と、
     前記一次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、1100~1400℃の温度で二次焼成を行う工程と、
     前記二次焼成後のシリカ粉末を粉砕した後、超音波による洗浄又はフッ素系不活性液体を用いた洗浄を行う工程と、
     前記洗浄後のシリカ粉末を目開き35~95μmのフルイを用いて固液分離した後に乾燥する工程とを含み、
     体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50が72μm以上509μm以下であり、体積基準の粒径45μm以下の粒子の累積頻度が1.8%以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度90%の粒径DV90と体積基準の粒度分布の累積頻度10%の粒径DV10との差を、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50で除した値が0.79以上で1.40以下であり、体積基準の粒度分布の累積頻度50%の粒径DV50近傍にある、個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNLと、粒径30μm以下にある個数基準の粒度分布の頻度ピークの頻度FNSの比であるFNL/FNSが0.3以上であり、かさ密度が0.75g/cm3以上1.5g/cm3以下である合成非晶質シリカ粉末を得る
     ことを特徴とする合成非晶質シリカ粉末の製造方法。
  4.  前記造粒工程が、四塩化珪素を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程である請求項3記載の合成非晶質シリカ粉末の製造方法。
  5.  前記造粒工程が、有機系シリコン化合物を加水分解させてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程である請求項3記載の合成非晶質シリカ粉末の製造方法。
  6.  前記造粒工程が、ヒュームドシリカを用いてシリカ質のスラリーを生成させ、このシリカ質のスラリーを乾燥して乾燥粉とし、この乾燥粉を粉砕し又は粉砕せずに分級を行う工程である請求項3記載の合成非晶質シリカ粉末の製造方法。
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