JPH01320232A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

石英ガラスの製造方法

Info

Publication number
JPH01320232A
JPH01320232A JP15154988A JP15154988A JPH01320232A JP H01320232 A JPH01320232 A JP H01320232A JP 15154988 A JP15154988 A JP 15154988A JP 15154988 A JP15154988 A JP 15154988A JP H01320232 A JPH01320232 A JP H01320232A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz glass
crystalline silica
sintered body
amount
sol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15154988A
Other languages
English (en)
Inventor
Takaaki Shimizu
孝明 清水
Hideji Tanaka
秀二 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP15154988A priority Critical patent/JPH01320232A/ja
Publication of JPH01320232A publication Critical patent/JPH01320232A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/02Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • C03B2201/03Impurity concentration specified
    • C03B2201/04Hydroxyl ion (OH)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • C03B2201/23Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with hydroxyl groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

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) 本発明は石英ガラスの製造方法、特にはOH基含有量が
少なく、純度も高く、高温度における粘度が高いのでシ
リコン単結晶引上げルツボ、半導体拡散炉などの高温用
途や、光フアイバー用などに有用とされる石英ガラスの
製造方法に関するものである。
(従来の技術) 石英ガラスについてはけい素化合物の熱分解。
加水分解でシリカを作り、これを溶融ガラス化して合成
石英ガラスとする方法、アルコキシシランを加水分解し
て得たゾル液をゲル化、乾燥、焼結して石英ガラスを得
る、ゾル−ゲル法と呼ばれている方法が知られており、
これらはいずれも高純度化、○H基濃度制御もできるけ
れども、この種の合成石英は高温での粘性が低いために
シリコン単結晶引上げルツボや半導体拡散炉などには使
用することができないという不利がある。
したがって、この種の高温使用のためには高温での粘性
の高い天然石英が使用されているのであるが、この天然
石英は不純物を多く含んでいるために目的とするシリコ
ン単結晶や拡散炉内を汚染するという欠点があるために
、高温粘性が高く、高純度である石英ガラスの要求が高
まっている。
また、この合成石英ガラスは光フアイバー用としても注
目されているが、この光フアイバー用とされる石英ガラ
スについてはOH基含有量を実質的にOとすることが必
要とされるためにゾル−ゲル法で得られた石英ガラスに
ついては塩素処理後に酸素で処理して無水化処理をする
(特開昭56−37234号、特開昭56−10473
2号公報参照)ことが必要とされるが、これにはC1□
ガス、5OCI□ガスが腐蝕性で毒性の強いものであり
、したがって炉材などの材質が制限されるし、この処理
には手間がかかり、公害防止設備などの投資も大きいと
いう不利がある。
(発明の構成) 本発明はこのような不利、欠点を解決することのできる
石英ガラスの製造方法に関するものであり、これはアル
コキシシランを加水分解して得たゾル液をゲル化し、乾
燥、焼結して結晶性シリカ含有量が20〜100%であ
る焼結体としたのち、透明ガラス化してOH基含有量が
O〜200ppmで、1,400℃における粘性値が1
o10ポイズ以上である石英ガラスを得ることを特徴と
するものである。
すなわち、本発明者らはOH基含有量が制御された高温
における粘性の高い合成石英ガラスを取得する方法につ
いて種々検討した結果、ゾル−ゲル法にもとづいてアル
コキシシランを加水分解してゾル液を作り、これをゲル
化し、乾燥、焼結して焼結体を作るときに、この焼結体
を結晶性シリカ含有量が20〜100%であるものとす
ると。
このものを加熱溶融しガラス化して得られる石英ガラス
がOH基含有量の制御されたものとなり、1.400℃
における粘性値が1010ポイズ以上のものになるとい
うことを見出して本発明を完成させた。
以下に本発明の方法をさらに詳細に説明する。
本発明の方法はアルコキシシランを始発材とし、これを
加水分解してゾル液を作り、このゾル液をゲル化し、乾
燥、焼結し、ガラス化するという公知のゾル−ゲル法で
行われる。
本発明の方法で使用されるアルコキシシランは式(R○
)4Siで示され、Rが1価炭化水素基であるテトラア
ルコキシシランとすることがよく、したがってこれには
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メトキシ(
〜リエトキシシラン、ジメI−キシジェトキシシラン、
トリメトキシエトキシシランなどが例示される。
このアルコキシシランはまず加水分解によってゾル液と
されるが、この加水分解は公知の方法にしたがって塩酸
などの酸性触媒溶液またはアンモニアなどの塩基性触媒
溶液の存在下で行えばよい。
このようにして得られたゾル液はこれを加温してゲル化
させたのち、乾燥、焼結して焼結体とするのであるが、
このゲル化はゾル液を30〜60℃に加温すればよい。
この乾燥は、例えばモノリスガラス体を得ようとする場
合は急激乾燥するとクラックが生じるので湿性ゲルに含
有されている水分と残存アルコールの揮発速度を抑えて
徐々に行なわせることがよく、したがってこれは開口率
が0.1〜5%である容器中で50〜70℃の温度に乾
燥することがよい。また、粒状、粉状ガラス体を得よう
とする場合には水分と残存アルコールの揮発速度を制御
する必要はないので開口率100%、温度50〜200
℃程度で乾燥を行えばよい。なお、この焼結はこのよう
にして得た乾燥ゲルを室温から1..600℃の範囲内
に段階的に昇温しで行えばよいが、この昇温速度は10
〜b本発明の方法はこのようにして得た焼結体を結晶性
シリカ含有量が20〜100%であるものとするのであ
るが、この結晶性シリカは例えば非晶質二酸化けい素を
加熱して得るクリストバライトと考えてもよい。この結
晶性シリカ含有量をこのような範囲で含有させるには■
始発材としてのアルコキシシランをテトラメトキシシラ
ンを20〜100モル%含有するものとする、■アルコ
キシシランの加水分解で得たゾル液をゲル化させるまで
の工程において、ゾル液のシリカに対して5%以下のN
H4Clと接触させる、■焼結を大気圧下に1,000
〜1,600℃で2〜100時間行なう、のいずれかの
工程を付加するか、2つの工程を組合せてやればよい。
この■工程におけるテトラメトキシシランの添加はテト
ラメトキシシランの量をXモル%とし、他のアルコキシ
シランの量をY=100−Xモル%とすると、この焼結
体を焼成したときに得られるクリストバライトの量が第
1図に示したようにテトラメトキシシランの増加と共に
増加し、このクラストパライト量が増加すると合成石英
ガラス中に含有される○H基量が第2図に示したように
減少する傾向にあることが確認されているからであり、
この■についてはゾル液中にNH4Clを添加するとこ
の焼結体から作られるクリストバライト量が増加するが
、NH4Clの5重量%以上の添加は不純物の混入をも
たらすのでこれは5重量%以下、好ましくは3重量%以
下とすべきであり1例えばテトラエトキシシランを塩酸
、メタノールの存在下で加水分解して得たゾル液にNH
4Clを3重量%添加したときクリストバライト量が1
00重量%となることも確認されている。また、このO
については乾燥ゲルを室温から1,000〜1,6゜0
℃まで段階的に昇温しで焼結体とするのであるが、この
乾燥ゲルを焼結体とするまでの時間を少なくとも2時間
とすることがよく、またこれを減圧下とするとクラスト
パライトへの結晶化が遅くなるのでこれは大気圧下とす
ることがよい。
この■、■、O工程を付加して得られた焼結体は結晶性
シリカ含有量が20〜100%であるものとされるが、
本発明の方法による石英ガラスの製造はこのようにして
得た結晶性シリカを20〜1. O0%含有する焼結体
を透明ガラス化して得ることができる。この透明ガラス
化は上記したようにして得た結晶性シリカを20〜10
0%含有する焼結体を結晶性シリカの安定化温度以上に
昇温加熱すればよく、例えば結晶性シリカがクリストバ
ライトである場合にはクラストパライトの安定化温度で
ある1、723℃以上で透明ガラス化すればよい。なお
、これによれば焼結体が結晶性シリカを20〜100%
含有するものであることから、これを透明ガラス化して
得られる石英ガラスはOH基含有量が0〜200Pρm
であり、1゜400℃における粘性値が1o10ポイズ
以上である非常に高い粘性をもつものとなるので、この
ものはシリコン単結晶引上げ用ルツボ、乗導体拡散炉な
どの高温用途や光フアイバー用として有用とされるとい
う有利性をもつものになる。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例1、比較例1 テトラエトキシシラン 10〜90重量%とテトラメト
キシシラン 90〜10重量%とからなる5種類のアル
コキシシラン溶液に1モル比で4倍量の2N−塩酸水溶
液と同モルのメタノールを添加して加水分解させてゾル
液を作り、密閉状態で40〜50℃に加熱してゲル化し
て乾燥ゲルとし、これを大気圧下で室温から500℃ま
で25時間かけて昇温加熱し、この温度で10時間保持
したのち、空気中で1,200℃まで昇温し、2時間加
熱したところ焼結体が得られたが、こNに使用したアル
コキシシランの組成比とこの焼結体中に含有される結晶
シリカ(クリストバライト)量をX線回折によって測定
したところ、第3図に示したとおりの結果が得られた。
つぎにこの焼結体を黒鉛炉中において1,800℃に加
熱して透明石英化し、このOH基含有量をIRスペクト
ル分析により測定したところ、第4図に示したように使
用したアルコキシシランの組成比に応じて○I(基含有
量が10〜250ρρ1である石英ガラスが得られ、こ
の石英ガラスの1゜400℃における粘性値をファイバ
ー・エロンゲーション法によって測定したところ、この
ものは10XIO10ボイズの値を示した。
しかし、比較のために四塩化けい素を公知の酸水素火炎
中で加水分解させ、堆積させて得たシリカのスート体を
塩素ガス雰囲気中高温で脱水処理したのちガラス化して
得た石英ガラスをしらべたところ、このもののOH基基
量量1 ppmであったが、このものの1,400”C
における粘性値は1x l Q 10ボイズであった。
実施例2 テトラエトキシシラン 100モル%からなるアルコキ
シシラン溶液を用いたほかは実施例1と同様の方法でこ
れを加水分解し、このゾル液にこ)に含有されているシ
リカ量に対してNH4Clを0〜3重量%添加してから
、実施例1と同じ方法で乾燥し、焼結して焼結体を作り
、この焼結体中に含有されている結晶シリカ(クリスト
バライト)量をしらべたところ、第5図に示したとおり
の結果が得られた。
つぎに、このようにして得た焼結体を1,800℃に加
熱して透明石英化したところ、得られた石英ガラス中に
含有されている○I(基量について第6図に示したとお
りの結果が得られたので、NH4C1の添加によってO
H基含有量の制御できることが確認され、このOH基含
有量が30ppmである石英ガラスについての1,40
0℃での粘性値をしらべたところ、このものは8.5×
1o10ボイズの値を示した。
実施例3 テトラエトキシシラン 100モル%からなるアルコキ
シシラン溶液を実施例1と同じ方法で加水分解し、乾燥
、ゲル化したのち、この乾燥ゲルを大気圧で室温から5
00℃まで25時間かけて昇温加熱したのち、1,35
0℃まで昇温しで2〜100時間加熱して焼結体を作り
、この焼結体中に含有されている結晶シリカ(クリスト
バライト)量をしらべたところ、この1,350℃にお
ける加熱時間に応じて第7図に示したような結果が得ら
れた。
つぎにこのようにして得た焼結体を1,800℃に加熱
して透明ガラス化し、得られた石英ガラスのOH基含有
量をしらべたところ、第8図に示したとおりの結果が得
られたので、焼結体の熱処理時間によってOH基含有量
を制御することができることが確認されたが、このOH
基含有量が150ppmである石英ガラスについての1
.400℃での粘性値を測定したところ、このものは2
.OX 1010ポイズの値を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルコキシシラン中のテトラメトキシシラン量
とクリストバライト発生量の関係図、第2図は合成石英
ガラス中に含有される○H基量とクリトスパライト量と
の関係図、第3図は実施例1におけるアルコキシシラン
の組成比とクリストバライト量との関係図、第4図は実
施例1における石英ガラス中のOH基含有量とアルコキ
シシランの組成比との関係図、第5図は実施例2におけ
るNH4C]基とクリストバライト量の関係図。 第6図は実施例2における石英ガラス中のOH基含有量
とNH,C1量との関係図、第7図は実施例3における
焼結体の加熱時間とクリストバライト量との関係図、第
8図は実施例3における石英ガラス中のOH基含有量と
焼結体の加熱時間との関係図を示したものである。 第1に 2ソズトIでライトt(重1%1 第2図 5lfOc2H5+4            5if
OCH314第3図 第4図 0      20     40     60  
   80     too(fニル〃)SilOC7
+614                  9+l
0CH314第5図 ≦ 1 NH4C文含有引1%) NH4C文8君量 (重量l/l) 第7図 4+セ郊J里8今陶  (Hr) ! 干 向 60 竿 悲処理時陶 (Hr) 手続補正書(酸) 昭和63年12月14日 昭和63年特許願第151549号 2、発明の名称 石英ガラスの製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称  信越化学工業株式会社 46代理人 1) 明細書第8頁19行の「クラストパライト」を「
クリストバライト」と補正する。 2) 図面、第1図および第2図は別紙のとおりに補正
する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルコキシシランを加水分解して得たゾル液をゲル
    化し、乾燥、焼結して結晶性シリカ含有量が20〜10
    0%である焼結体としたのち、透明ガラス化してOH基
    含有量が0〜200ppmで、1,400℃における粘
    性値が10^1^0ポイズ以上である石英ガラスを得る
    ことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 2、結晶性シリカ含有焼結体の透明ガラス化温度が結晶
    性シリカの安定化温度以上とされる請求項1に記載の石
    英ガラスの製造方法。 3、アルコキシシランをテトラメトキシシランを20〜
    100モル%含有するものとする請求項1または2に記
    載の石英ガラスの製造方法。 4、アルコキシシランを加水分解して得たゾル液にNH
    _4Clをゾル液中のシリカ量に対し5重量%以下添加
    する請求項1または2に記載の石英ガラスの製造方法。 5、乾燥ゲルの焼結を大気圧下において1,000〜1
    ,600℃で2〜100時間加熱して行なう請求項1ま
    たは2に記載の石英ガラスの製造方法。 6、結晶性シリカがクリストバライトである請求項1ま
    たは2に記載の石英ガラスの製造方法。
JP15154988A 1988-06-20 1988-06-20 石英ガラスの製造方法 Pending JPH01320232A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15154988A JPH01320232A (ja) 1988-06-20 1988-06-20 石英ガラスの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15154988A JPH01320232A (ja) 1988-06-20 1988-06-20 石英ガラスの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01320232A true JPH01320232A (ja) 1989-12-26

Family

ID=15520947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15154988A Pending JPH01320232A (ja) 1988-06-20 1988-06-20 石英ガラスの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01320232A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0388743A (ja) * 1989-06-19 1991-04-15 Shinetsu Sekiei Kk 紫外線レーザ用合成シリカガラス光学体及びその製造方法
JPH0388742A (ja) * 1989-06-09 1991-04-15 Shinetsu Sekiei Kk 合成シリカガラス光学体及びその製造方法
JPH03109233A (ja) * 1989-06-14 1991-05-09 Shinetsu Sekiei Kk 紫外線レーザ用合成シリカガラス光学体及びその製造方法
EP0692461A1 (en) 1994-07-11 1996-01-17 Mitsubishi Chemical Corporation Synthetic silica glass powder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0388742A (ja) * 1989-06-09 1991-04-15 Shinetsu Sekiei Kk 合成シリカガラス光学体及びその製造方法
JPH03109233A (ja) * 1989-06-14 1991-05-09 Shinetsu Sekiei Kk 紫外線レーザ用合成シリカガラス光学体及びその製造方法
JPH0388743A (ja) * 1989-06-19 1991-04-15 Shinetsu Sekiei Kk 紫外線レーザ用合成シリカガラス光学体及びその製造方法
EP0692461A1 (en) 1994-07-11 1996-01-17 Mitsubishi Chemical Corporation Synthetic silica glass powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0529189B1 (en) Method of making fused silica
JP3220253B2 (ja) チタニアをドープした高純度溶融シリカガラスの非多孔質物体および光導波路ファイバの作成方法
US5250096A (en) Sol-gel method of making multicomponent glass
JPH04231343A (ja) セリウム混入石英ガラス物体およびその製造方法
JPH0826742A (ja) 合成石英ガラス粉
JPH01320232A (ja) 石英ガラスの製造方法
CN105517965B (zh) 制造铁掺杂的石英玻璃的方法
JPH0776093B2 (ja) 石英ガラスの製造方法
CN118771720B (zh) 一种红外高透的P-Se硫系玻璃及其制备方法
JPH02208230A (ja) 高純度・高粘性シリカガラスの製造方法
JPH03295826A (ja) 半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法
JP3724084B2 (ja) 合成石英粉の製造方法及び石英ガラス成形体
JPH0717389B2 (ja) 合成石英ガラスの製造方法
JPH07115881B2 (ja) 熱処理用石英ガラス材料
JP3114936B2 (ja) 高耐熱性合成石英ガラス
JPH01160843A (ja) ネオジム含有石英ガラスの製造方法
JPH01294545A (ja) ガラスの成形方法
JPS60166240A (ja) 屈折率分布透明体の製造方法
JPH02149431A (ja) シリカガラスの製造法
JPH0283235A (ja) カルコゲナイドガラスの製造方法
JPH01179739A (ja) ドープト石英ガラス及びその製造方法
JPS62292642A (ja) シリカガラスの製造法
JPS582170B2 (ja) 光機能素子用母材の製造方法
JPH03159924A (ja) 石英ガラスの製造方法
JPH10287418A (ja) アルミニウム含有合成石英粉末の製造方法