JPH01270531A - ガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス成形体、特に石英ガラス成形体の製造
方法に関する。

本発明の方法は、透明、半透明、不透明、あるいは多孔
質の石英ガラス成形体あるいは、強化ガラス、ドープド
ガラスなどのガラス成形体の製造に適用することができ
る。

〔従来の技術〕

従来、石英ガラスは、珪石、珪砂、水晶などを１９００
〜２０００°Ｃの高温度で溶融する方法によって製造さ
れている。しかし、溶融物の粘度が高いことから石英ガ
ラスの製造はむづかしく、また、これらの原料をそのま
ま溶融して石英ガラス成形体を直接製造することば困難
である。

石英ガラス成形体の製法としては、石英ガラスの粉砕物
を水と混合し、鋳込み成形後、乾燥しｂ’Ｌ成する方法
が知られているが、この方法では粉砕工程における不純
物の混入による汚染が避けられず、焼成中に結晶化する
傾向があり、得られた５１？込み溶融石英の嵩密度は、
理論値の８０〜８５％とイ１（いものしか得られないと
いう難点がある。

（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　
Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ＋　０６Ｎｏ、１０，
６８３〜６８８．　（１９８３）、）また、ケイ酸ソー
ダを原料とする湿式法によって得られた超微粉末シリカ
とシリコンアルコキンドとを原料とするゾル−ゲル法が
提案されているが（特開昭６０−１３１８３３号公報）
、ケイ酸ソーダを原料として湿式法によって得られた市
販されているシリカには、シリカに対して数百〜数千ｐ
ｐｍ相当量のナトリウムが含有されているため、この方
法ではゲルを焼成した際にクリストバライト化し易く、
焼成品を室温に冷却したとき無数の亀裂が生しることを
避けるため低温で焼成することを要し、充分な焼結がで
きないという難点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来技術の問題点を解決し、入手の容易なアル
カリ金属けい酸塩水溶液を原料として得られた微粒子シ
リカを比較的低温度で焼成し、Ｎａなとアルカリ金属や
その他の不純物含量の少ない高純度で、かつ、密度の高
いガラス成形体、特に石英ガラス成形体を製造するもの
である。

本発明の目的は、アルカリ金属けい酸塩水溶液を原料と
して、高純度で、かつ、密度の高いガラス成形体、特に
石英ガラス成形体を製造する方法を提供することにある
。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者らは、アルカリ金属りい酸塩水溶液と酸とを反
応させて得たシリカを精製して得られたアルカリ金属や
その他の不純物含量が少なく、平均粒径が２０μｍ以上
ないし１　ｍｍ以下の範囲であるシリカを原料とし、こ
れを乾式粉砕することによって、アルカリ金属台を率が
１０ｐｐｍ以下、更にｌｉｌ　ｉ＋ｐｍ以下であって、
平均粒径が２０μｍ未満である、不純物含量の少ない高
純度の微粒子シリカを得ることができ、これを成形し、
焼成するごとによってガラス成形体を得ることができる
ことを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明の詳細について説明する。

本発明の方法で用いられる粉砕用原料（以下、砕料とい
う）シリカを得るための原料として用いられるアルカリ
リい酸塩水溶液は、一般式；Ｍ２０・ｎ５ｉｏｚ　　（
ただし、Ｍはアルカリ金属元素、ｎは５ｉＯ７のモル数
で０．５〜５を示す）で表されるアルカリ金属けい酸塩
の水溶液で、けい酸のすｌ・リウム塩、カリウム塩３　
リチウム塩などの水溶液を用いることができる。

そのＳｉＯ□濃度は２０重量％以上、好ましくは２５　
！−１ｊ量％以上であることが望ましい。５ｉＯ７濃度
が低い場合には、酸と反応させて得られたシリカがゾル
状に分散したり、あるいは反応生成物が軟質のゲル状に
固まり、シリカの精製が困難になる傾向がある。

アルカリ金属ｉ−１い酸塩水溶液と反応させる酸として
は硫酸、硝酸、塩酸などの鉱酸が用いられ、硫酸、硝酸
が好ましい。

鉱酸のほかに有機酸を用いることもできる。

本発明の方法において用いられる砕料シリカの要件は、
平均粒径が２０Ｉ１ｍ以−ヒないし１　ｍｍ以下の範囲
であることである。

本発明の方法で用いる砕料シリカのアルカリ金属含有率
はできるだけ少ないことが望ましく、好ましくは５　ｐ
ｐｍ以下、更に好ましくは１　ｐｐｍ以下であることが
望ましい。

本発明の方法で用いられる砕料シリカは、平均粒径が２
０〜３００　μｍの範囲であり、比表面積が２０〜１０
００１−１（／　ｇ　（ＢＥＴ法による。以下、同し）
の範囲であることが好ましい。

−４＝ アルカリ金属けい酸塩水溶液と酸とを反応させて得られ
たシリカの平均粒径が２０μｍ以上であると精製工程に
おける不純物の抽出に悪影響を及はずことなく、洗浄・
脱水処理が容易であり不純物含量を少なくすることがで
きるのに対し、シリカの平均粒径が２０μｍ未満である
と精製工程における洗浄・脱水処理が困難となり、また
、１　ｍｍを超えると精製工程における不純物の抽出が
困難となり、いづれも高純度のシリカを得ることが困難
であるので好ましくない。

本発明の方法において砕料として用いられるシリカの比
表面積は２０％／ｇ以上であることが望ましい。比表面
積が小さいシリカは粉砕が困難で、粉砕装置材料の摩耗
が激しくｍｌ用期間が短くなるとともに、得られる微粒
子シリカ中に混入する不純物が増大するので好ましくな
い。

本発明の方法で砕料として用いられるシリカの比表面積
は２０〜１０００％／ｇの範囲であることが望ましく、
好ましくは３０〜１０００ホ／ｇの範囲、更に好ましく
は２００〜９００ｒｒｒ／ｇの範囲である。

本発明の方法の砕料シリカを用いると、比表面積が２Ｏ
ｎ（／ｇ未満であるシリカを用いたときに比較して粉砕
装置の摩耗が少なく、得られる微粒子シリカに混入する
不純物量が少ない。

また、比表面積が２０ｒｄ／ｇ未満であるシリカを粉砕
する場合には摩耗が多い石英ガラス、溶融石英、水晶、
馬場または珪石などの珪酸質材料も、本発明の方法にお
いては摩耗が少ないので使用することできる。

本発明の方法で用いられる砕料としてのシリカを得るた
めの方法としては、公知の方法の中から本発明の方法に
おける砕料としての要件を備えたシリカが得られる方法
が選ばれる。たとえば、特開昭６２−３０１１号または
特開昭６２−２８３８０９号などの各公報に記載の方法
によって、本発明の方法で用いられる砕料シリカを得る
ことができる。

実施の態様としては、予め粘度が２〜５００ポイズ、好
ましくは２〜２００ポイズの範囲に調製された前記アル
カリ金属けい酸塩の水溶液を、孔径が２０ｔｔ　ｍ　−
１ｍｍの範囲、好ましくは３３０−３００ｐの範囲であ
るノズルから、水溶性有機媒体または酸溶液からなる凝
固浴中に押し出して繊維状ないし柱状あるいは粒状に凝
固させ、得られたゲルを酸含有液で処理した後、次いで
水洗して不純物を抽出除去することによって得ることが
できる。

上記方法によって、内外両面に無数の亀裂を有する壁に
囲まれた中空構造を有し、しかも、アルカリ金属元素や
塩素のほか、ウランなど放射性を有する物質、更には、
ＡＩ、Ｆｅ、Ｔｉなど各種の不純物含有率が、いずれも
１　ｐｐｍ以下である高純度シリカを得ることができる
。

使用するノズルは、凝固浴中でゲル化したアルカリ金属
けい酸塩がノズル面に付着するトラブルの発生を防ぐた
めに、金−白金合金など貴金属合金類製または四弗化エ
チレン系樹脂製、またはノズル面を貴金属類または四弗
化エチレン系樹脂で被覆したものであることが好ましい
。

凝固浴に用いられる水溶性有機媒体としては例えば、メ
タノール、エタノール、ｎ−プロパツール等のアルコー
ル類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセト
ン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルアセト
アミド、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチ
ルスルフオキシド等を挙げることができる。

また、凝固浴に用いられる酸としては、硫酸。

硝酸、塩酸などの無機酸であって、硫酸、硝酸を用いる
のが好ましく、酸溶液としては、実用上、これらの酸の
水溶液が好ましい。酸濃度は、０．１〜４規定、好まし
くは０．５〜３規定、更に好ましくは１〜２規定の範囲
である。

凝固浴温度は、２５゛Ｃ以上、好ましくは４０〜８０°
Ｃの範囲に保持するのがよい。

アルカリ金属けい酸塩水溶液と酸とを反応させて得られ
たシリカの精製には、硫酸、硝酸、塩酸などの鉱酸、過
酸化水素などの過酸化物およびキレート剤などから選ば
れた物質を含む水溶液による洗浄など公知の方法を用い
ることができる。

砕料シリカの「平均粒径」の測定は、ふるい分は法によ
る。また、砕料シリカの形状が繊維状ないし柱状など球
形からのずれが大きい場合には光学顕微鏡によって求め
られた粒子の太さ　（短径）の算術平均値を「平均粒径
」とみなした。

粉砕処理によって得られたシリカ粒子の「平均粒径」は
、遠心沈降光透過法により測定した。

前記の方法で得られた湿シリカは、粉砕処理に先立って
乾燥することが望ましい。

乾燥は粉体の乾燥に通常用いられる方法−たとえば、流
動層乾燥などの方法によって、温度５０〜３００°Ｃ１
好ましくは１００〜２００°Ｃの範囲で行い、シリカの
含水率を１０重量％以下とすることが望ましい。

本発明の方法においては、乾式粉砕に用いられる通常の
粉砕装置を用いることができる。たとえば、ポットミル
、チューブミル、コニカルボールミルまたはコンパート
メントミルなどの転勤ボールミル、振動ボールミル、ま
たは塔式粉砕機、撹拌槽型ミルなどの媒体撹拌ミルなど
が、また、ディスクミル、ピンミル、遠心分級型ミルな
どの高速回転式粉砕機、あるいはジェット粉砕機などが
用いられる。

砕料と接触する粉砕装置要部または必要によって用いら
れる粉砕媒体の材質は、アルミナ、ジルコニア、炭化ケ
イ素、窒化ケイ素または石英ガラス、溶融石英、水晶、
馬丁高または珪石などの珪酸質＋Ａ料の中から適宜ｆｆ
１ｌＲシて用いる。

本発明の方法によって、嵩密度が高く結晶化度の小さい
石英ガラスを製造する場合に用いられる微粒子シリカを
得る場合には、粉砕装置要部および粉砕媒体の材質は石
英ガラス、溶融石英などの非晶質の珪酸質材料が適し、
特に高純度の石英ガラスが好ましい。

結晶質の珪酸質材料からなる粉砕装置を用いて粉砕した
シリカを焼成すると、シリカの結晶化が促進されるので
好ましくない。

本発明の方法において用いられるボール、口。

トなどの剛体からなる粉砕媒体は、直径が０．５〜２５
ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍの範囲の大きさのもので
ある。

粉砕所要時間は粉砕条件により異なるが、０．５分〜９
６時間の範囲、好ましくは２分から２４時間の範囲であ
る。

本発明の方法によって、アルカリ金属含有率が１０ｐｐ
ｍ以下、更には１　ｐｐｍ以下であり、平均粒径が２０
μｍ未満である、不純物含量の少ない高純度の微粒子シ
リカを得ることができる。

前記粉砕処理で得られた微粒子シリカからガラス成形体
を得るには、該微粒子シリカを適宜な方法によって成形
し、ついで焼成する。

本発明の方法において、微粒子シリカは、金型プレス成
形、ラバープレス成形、アイソスタチックプレス成形、
ホットプレス成形、射出成形などの各種のプレス成形法
によって成形する。

成形時の圧力は、１０〜５０００　ｋｇ／　ｃイ、好ま
しくば１００−２０００ｋｇ　／　ｃｆの範囲である。

なお、本発明の方法においては、得られた微粒子シリカ
に水などの分散媒体を加えて、ＳｉＯ□濃度が１５％な
いし５０％の、更には焼成シリカ粉末を加えることによ
ってＳｉＯ□濃度を５０％以上ないしは８５％程度に高
めて、微粒子シリカスラリーまたはペースＩ・状として
、流し込め成形、押出し成形、押型成形、カレンダー法
・ドクターブレード法などのテープ鋳込み成形、プレス
成形、射出成形などの各種の方法によって成形すること
ができる。

本発明で用いられる微粒子シリカスラリー添加用シリカ
粉末としては、アルカリ金属けい酸塩水）容液と酸を反
応させて得たシリカを精製して得られた高純度シリカを
乾式粉砕して得られたものが好ましく、その］′均粒径
が１００１！ｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、更に好
ましくは２０μｍ以下であるものが用いられる。

なお、乾式わ）砕に先立って、５０〜３００°Ｃ１好ま
しくは１００〜２００°Ｃの範囲で乾燥した後、乾式粉
砕して得られたシリカ粉末を、微粒子シリカスラリーに
加えて成形すると、得られた成形体を乾燥する際に割れ
が生し難く好ましい。また、前記条件で乾燥した後、８
００〜］８００°Ｃ１好ましくは１１００〜１８００°
Ｃの範囲で焼成した後、乾式粉砕して得られたシリカ焼
成粉末を微粒子シリカスラリーに加えて成形すると、得
られた成形体を乾燥・焼成した際の成形体の収縮が少な
く好ましい。

本発明において、微粒子シリカまたは微粒子シリカスラ
リーには、上記シリカ粉末のほかに、公知の方法で製造
された不純物の少ないシリカ粉末やシリカゾルを添加す
ることもできる。

また、本発明においては砕料シリカ、または、粉砕して
得られた乾燥前または成形前の微粒子シリカに対して、
シリカあたりの重量比で０．１〜１０％、好ましくは０
．２〜３％の範囲のバインダーを添加することによって
成形体の割れを減らずことができる。バインダーとして
は、デキス１−リン。

カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、メチルセ
ルロース、メヂルエチルセルロース、アルギン酸アンモ
ニウム、オレイン酸、ワンクスエマルジョンなどを挙げ
ることができる。

分散媒体を用いた場合には、微粒子シリカ成形体の焼成
処理に先立って、該成形体を乾燥する。

乾燥処理の好ましい態様は次の通りである。

乾燥温度は、２０〜２００°Ｃの範囲とし、乾燥の初Ｑ
では３０〜９０°Ｃの範囲とするのが好ましい。

成形体中の水分が多い場合には、乾燥時の成形体の割れ
を防くため乾燥速度を調節することが好ましい。成形体
を収納した容器の気相部の開孔率を変えたり、あるいは
乾燥器内の温度と湿度を調節することによって、乾燥速
度を調節することができる。乾燥処理の時間は、成形体
の大きさ、厚め、水分の含有率などにより異なり、３分
〜３ケ月である。

次に、得られた乾燥成形体の焼成処理の好ましい態様は
次の通りである。

焼成温度は、８００〜１８００°Ｃ１好ましくは１１０
０〜１８００°Ｃの範囲である。

シリカの粒度と比表面積により必要な焼成温度が変化し
、シリカ粒子の平均粒径が大きくなるにつれて焼結に要
する温度は高くなる。シリカ粒子の平均粒径が３〜４μ
ｍ程度であるときは１１００〜１４００°Ｃにおいて焼
結が進むが、平均粒径が１０μｍ以上では１４００°Ｃ
以上の温度が必要である。

焼成時の昇温速度は１時間あたり３０〜６００°Ｃ１好
ましくは１００〜５００°Ｃの範囲である。

焼成時間は、高温では短時間でよく、低温では長時間を
要する。焼成時に一定温度に保持する時間は０〜２４時
間、好ましくは０．１〜５時間の範囲である。

なお、前記の温度範囲で焼成して得られたガラス成形体
に、必要により１８００°Ｃを超え２２００°Ｃ程度の
温度で更に数秒ないし１分程度の短時間の加熱処理を行
うことによって微細結晶・気泡などの欠陥を除去するこ
とができる。

焼成時の炉内雰囲気は、空気、窒素、水素、−・リウム
、アルゴンなどの存在下でよく、真空下で焼成すること
もできる。

透明ガラスや透明石英ガラスを製造する場合には、ヘリ
ウム雰囲気で焼成することが好ましい。

また、真空下で焼成した後、空気雰囲気で焼成する方法
も好ましい。

〔発明の効果〕

本発明の方法により、アルカリ金属けい酸塩水溶液を原
料として、アルカリ金属含有率が１０ｐｐｍ以下と不純
分が少なく高純度で、かつ平均粒径が２０μｍ以下であ
る微粒子シリカを得、これを成形して、比較的低い温度
で焼成して、低アルカリで高純度の、かつ、高密度の石
英ガラス成形体を製造することができる。

シリカの粉砕条件と焼成条件を適宜に変えることにより
、透明・半透明・不透明または多孔質の石英ガラスを製
造することができる。

本発明の方法は、使用する原料が入手し易く、また、省
エネルギー化が可能で従来法より経済的であるという利
点を併せ持っている。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を実施例および比較例により具体的
に説明する。

なお、１％」は「重量％」を意味する。

実施例−１゜ けい酸ソーダ＃３号（ＪＩＳ　Ｋ１４０８．３号相当品
、以下同じ）（ＳｉＯｚ：　２Ｂ％、Ｎａ２Ｏ：　９％
）２０ｋｇを減圧下で５０°Ｃに加温して脱水濃縮し、
５ｉ０２：　３０％、Ｎａ２Ｏ：　９．８％の処理用原
液を得た。木原液の粘度は、２０°Ｃで４．１　ポイズ
であった。

この原液をろ過した後、押し出し機を用いて孔径が３６
μｍφ、孔数６００個の金−白金合金製ノズルを通して
、５０°Ｃに保持した凝固浴−硫酸２規定水溶液中へ６
ｍ／分の速度で押し出し、透明な繊維状ゲルを得た。

得られた繊維状のゲル（含液率二６７％、湿量占（準）
１０ｋｇを、酸処理液−硫酸２規定水溶液３０ｊ２中に
浸漬し撹拌しなから１００”Ｃで１時間処理し、ヌッチ
ェを用いて脱酸した。同様の処理を更に２回旋した後、
得られた短繊維状シリカをイオン交換水３０！を用いて
洗滌・濾過を５回繰り返した後、ヌッチェを用いて脱酸
・脱水し、含水率５８％の湿シリカを得た。

得られた湿シリカを１５０°Ｃで１６時間加熱して乾燥
し、含水率１％のシリカ粒子を得た。

得られたシリカ粒子の平均粒径は４０μｍ、比表面積は
８００ポ／　ｇ　（ＢＥＴ法による）で、５ｉＯ７（乾
量基準）あたりの不純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐ
ｎｚ八］：　０．４ｐｐｍ、　Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍで
あった。

得られたシリカ粒子６０ｇを砕料とし、石英ガラス　（
Ｎａ含有率：　０．０５ｐｐｍ）類ボール（５ｍｍφ）
２００　ｇを粉砕媒体としてボールミル内に仕込み、回
転数１１００ｒｐで２４時間粉砕処理した。

ボールミルは転勤式で石英ガラス　（Ｎａ含有率二０．
０５ｐｐｍ）製ボット　（容量０．、ｉ　ｐ、）　　を
使用した。

］−記の粉砕処理によって得られた微粒子シリカは、平
均粒径が１０μｍであり、そして、ＳｉＯ□あたりの不
純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐｍ、　Ａｌ：　０．
４ｐｐｍ。

Ｚｒ：　Ｑ、ｉｐｐｍであった。

得られた微粒子シリカ乾粉１ｇを、金型プレス（内径１
３ｍｍφのシリンダー）に充填して上下両方向から圧力
１０００　ｋｇ　／　ｒ：ｒＫで２０分間プレスし、微
粒子シリカ成形体を得た。

該成形体を電気炉に入れ、ヘリウム雰囲気下で］時間あ
たり２００°Ｃの速度で１２５０°Ｃに昇温し、ごの温
度に１．５時間保持した後、更に１時間あたり２００°
Ｃの速度で１５００’Ｃに昇温し、この温度に３時間保
持した後、冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（８，
５ｍｍφｘ７ｍｍ）　　は半透明であり、水中に入れて
も気泡の発生は認、められなかった。

該成形体は、嵩密度が２．１ｇ／ｃ％で、Ｘ線回折（以
下、ＸＲＤ　という）による測定の結果、アモルファス
であった。

実施例−２゜ 押出機のノズルとして孔径が２００μｍφのものを用い
たほかは、実施例弓に準じた処理を行い、含水率１％の
シリカ粒子を得た。

得られたシリカ粒子の平均粒径ば２２０μｍ、比表面積
は７００ｒｄ／ｇで、５ｉＯｚ　（乾量基準）あたりの
不純物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐｍ、八ｌ：　０．
５ｐｐｍ。

Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであった・ 得られたシリカ粒子６０ｇを砕料とし、実施例−１と同
様にして粉砕処理を行った。

上記の粉砕処理によって得られた微粒子シリカは、平均
粒径が１１μｍであり、そして、５ｉＯ７あたりの不純
物含有率は、Ｎａ：　０．２ｐｐｍ、　Ａｌ：　０．５
ｐｐｍ。

Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであった。

得られた微粒子シリカ乾粉１ｇを、実施例−１と同様に
してプレス成形し、焼成を行った。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（８，
５ｍｍφｘ７ｍｍ）　　は半透明であり、水中に入れて
も気泡の発生は認められなかった。

該成形体は、嵩密度が２．１．　ｇ　／　ｃｌで、Ｘ線
回折（以下、ＸＲＤ　という）による測定の結果、アモ
ルファスであった。

実施例−３゜ 実施例−２で得られた微粒子シリカ３．３ｇを、金型プ
レス　（内径４０　ｍｍφのシリンダー）に充填し、上
下両方向から圧力１０００ｋｇ／ｃ＋１１で２０分間プ
レスして微粒子シリカ成形体を得た。

（同様の処理を５回行って得られた５枚のプレス成形体
の内、２枚には割れが生した。）該成形体を電気炉で真
空下で１時間あたり２００゛Ｃの速度で１４００°Ｃに
昇温してこの温度に１．５時間保持し、ついで、アルゴ
ン雰囲気として１時間あたり　２００°Ｃの速度で１７
５０’Ｃに昇温してこの温度に０．５時間保持した後、
冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（２５
ｍｍφｘ３ｍｍ）　　は失透や気泡がなく透明で、その
嵩密度は２．２ｇ／ｒ：Ｊで、ＸＲＤ測定の結果、アモ
ルファスであった。

実施例−４゜ 実施例−２で得られた微粒子シリカ１０ｇにポリビニル
アルコール１０％水溶液１ｇを混合して得られた、シリ
カあたり１％相当量のポリビニルアルコールを含む微粒
子シリカの３．７ｇを、実施例−３と同様にしてプレス
し微粒子シリカ成形体を得た。

同様の処理を５回行って得た５枚のプレス成形体には、
いづれも割れがなかった。

該成形体を１５０°Ｃで１０時間加熱乾燥した後、電気
炉で、空気雰囲気下で１時間あたり　２００°Ｃの速度
で９５０°Ｃに昇温してこの温度に１８時間保持し、つ
いで、真空として１時間あたり　２００′Ｃの速度で１
４００°Ｃに昇温してこの温度に１．５時間保持した。

ついで、アルゴン雰囲気として１時間あたり　２００°
Ｃの速度で１７５０°Ｃに昇温してこの温度に０．５時
間保持した後、冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（２５
ｍｍφＸ３ｍｍ）　は失透や気泡がなく透明で、その嵩
密度は２．２ｇ／ｃＪで、ＸＲＤ測定の結果、アモルフ
７スであった。

実施例−５゜ 実施例−１で得られた、平均粒径が１０μｍである微粒
子シリカ１０ｇを、水２３ｇと０．１規定塩酸水溶液０
．５ｍｌとの混合液を分散媒体として撹拌し、微粒子シ
リカスラリーとした。

該微粒子シリカスラリーを、マグネチックスクーラーで
撹拌しつつ、４０Ｔｏｒｒの圧力下で１０分間脱気した
。脱気後の微粒子シリカスラリーに０．３％アンモニア
水を加え、ｐｌ＋を５．０に調整した。これを再度、４
０Ｔｏｒｒの圧力下で１０分間脱気した。

処理した微粒子シリカスラリーをテフロン製シャーレ　
（内径８０ｍｍφ）に流し込み、蓋をして５０°Ｃの恒
温器内で静置し固化させた。１日経過後、シャーレの蓋
を開孔率１％の孔をあけた蓋に換え、５０°Ｃの恒温器
内で６日間乾燥した後、得られた円板状シリカ成形体を
乾燥機に入れ、１５０°Ｃにおいて１０時間乾燥した。

該成形体を電気炉に入れ、ヘリウム雰囲気下で１時間あ
たり２００°Ｃの速度で１３００°Ｃに昇温し、この温
度に１．５時間保持した後、更に１時間かけて１５００
°Ｃに昇温し、この温度に１時間保持した後、冷却した
。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（４６
ｍｍφＸ３ｍｍ）は、失透や気泡がなく透明であり、嵩
密度が２．２ｇ／ｃｆｆｌで、ＸＲＤ測定の結果、アモ
ルファスであった。

実施例−６゜ 実施例−１で得られた、平均粒径が１０／１ｍである微
粒子シリカ２２ｇを、水２４ｇを分散媒体として撹拌し
、微粒子シリカスラリーとした。

該微粒子シリカスラリーを実施例−５に準し脱気した。

本実施例ではスラリーのｐＨ調整を行わず、以下、実施
例−５と同様にして流し込み成形ならびに乾燥を行い、
微粒子シリカ成形体を得た。

該成形体を電気炉に入れ、真空下で１時間あたり　２０
０’Ｃの速度で１４００°Ｃに昇温しこの温度に１．５
時間保持した後、更に１時間あたり２００°Ｃの速度で
１７５（１’ｃに昇温しこの温度に１時間保持した後、
冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（６４
ｍｍφＸ３ｍｍ）は、失透や気泡がなく透明であり、嵩
密度が２．２ｇ／、ｃＪで、ＸＲＤ測定の結果、アモル
ファスであった。

実施例−７゜ 実施例−２で得られたシリカ粒子１１’ＯＯｇを砕料と
し、アルミナ製（Ｎａ含有率：　０．２２％）ボール（
５ｍｍφ）５０００ｇを粉砕媒体としてボールミル内に
仕込み、回転数６Ｏｒｐｍで６時間粉砕処理した。

ボールミルは転勤式でアルミナ製（Ｎａ含有率；０．２
２％）ポット　（容量：　７りを使用した。

上記の粉砕処理によって得られた微粒子シリカは、平均
粒径が１１μｍであり、ＳｉＯ□あたりの不純物含有率
は、Ｎａ：　　１　ｐｐｍ、ＡＩ：　２２０ｐｐｍ、　
Ｚｒ：　０．ｌｐｐｍであった。

得られた微粒子シリカ１４ｇを、水２０ｇと０．１規定
塩酸水溶液０．７成との混合液を分散媒体よして微粒子
シリカスラリーとし、実施例−５に準じて脱気ならびに
ｐ　ＩＩ　１１整を行った後、流し込み成形・乾燥を行
った。

得られた乾燥成形体を電気炉で空気雰囲気下に１時間あ
たり２００’Ｃの速度で１２００°Ｃに昇温し、この温
度に１．５時間保持した後、冷却した。

このようにして得られた円板状石英ガラス成形体（５２
ｍｍφｘ３ｍｍ）　は、白色で不透明であった。

その嵩密度は２．０ｇ／ｃｆｆｌであり、ＸＲＤ測定の
結果、アモルファスであった。

比較例−１゜ 実施例−１で得た乾燥シリカの１ｇを、粉砕処理するこ
となくそのまま、実施例−１と同様にしてプレス処理し
た。

プレス体を金型から取り出したところ、プレス体は脆く
て割れてしまい焼成することができず、目的とする成形
体が得られなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）アルカリ金属けい酸水溶液と酸とを反応させて得た
   シリカを精製して得られた平均粒径が２０μｍ以上ない
   し１ｍｍ以下の範囲であるシリカを、乾式粉砕すること
   によって得たアルカリ金属含有率が１０ｐｐｍ以下であ
   り、かつ、平均粒径が２０μｍ未満である微粒子シリカ
   を成形し、焼成することを特徴とするガラス成形体の製
   造方法。