JPH02133311A - 高純度シリカの製造方法 - 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、高純度シリカの製造方法に関する。

詳しくは、アルカリけい酸塩水溶液から、アルカリ金属
、塩素、ウランなど放射性を有する不純物のほか、特に
チタンの含有率が極めて低い高純度シリカを製造する方
法に関する。

本発明の方法により得られる高純度シリカは、電子部品
封止用樹脂組成物の充填剤、分散剤などとして、また、
特殊セラミックスの原料として好適に用いられるほか、
透明石英ガラスの原料としての用途が期待される。

従来より、透明石英ガラスの原料としては天然水晶が用
いられている。しかし、半導体分野において電子部品素
子の集積度が高まるのに伴って、使用する原材料に対す
る高純度化の要求が厳しくなるのに対して、良質の天然
水晶は枯渇しつつある。そのため、天然水晶を合成高純
度シリカで代替しようとする検討が行われている。

本発明は、このような要望に対応できる高純度シリカを
製造する方法を提供することを目的とするものである。

〔従来の技術］ 天然水晶に代わる合成高純度シリカを得る方法の一つと
して、アルカリけい酸塩水溶液を原料とする高純度シリ
カの製法としては； １）　けい酸アルカリ水溶液を酸で処理することによっ
て精製する方法： （特開昭５９−５４６３２号、特開昭６０−１９１０１
６号など）。

２）　−ヒ記の処理に際して、１１　ｔＯ，の存在下で
行う方法　（特開昭６１−２８６２１２号など）などが
提案されている。

（発明が解決しようとする問題点〕 これらの方法によって、純度のかなり高いシリカを製造
することはできる。しかし、１）の方法には、Ｔｉの除
去が困難であるという難点がある。

Ｔｉは、石英ガラスの紫外部における透過率を低ドさせ
るので、石英ガラスの原料からは除去しなければならな
い不純物の代表的なものである。

−Ｃに、Ｔ１の鉱酸への溶解度は小さいので原料中に含
まれるＴｉを所要の濃度レベルまで抽出除去するには多
段階の酸洗浄処理を要し、コスト高になる。実際面で、
けい酸アルカリ水溶液を原料として、Ｔｉ含有率が５９
１１Ｍを下回るシリカを得ることは困難であった。

また、２）の方法は、Ｈ２０□を用いてＴｉを鉱酸への
溶解度の大きい錯体に変換することによって抽出除去を
容易にしようとするものである。微量のＴｉを抽出除去
するのに１（２０□を用いることは有効であるが、Ｈｉ
ｎｔは熱分解によって猛毒性を有するオゾンを生成する
という難点を有し、また、Ｔｉの抽出処理の際に発泡す
るなど実用面において取扱いの点で問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、従来の方法における前記の問題点を改善
するための研究を行い、アルカリけい酸塩水？ｇ　’ｅ
、を原料として、微量のＴｉを除去する際の抽出助剤と
して過硫酸アンモニウム　（以下、Ａ　Ｐ　Ｓという）
が好適であることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、［一般式：Ｍ２０・ｎ５ｉｏ□（た
だし、Ｍはアルカリ金属元素、ｎはＳｉＯ□のモル故で
０．５〜５を示す）で表されるアルカリけい酸塩の水溶
液を鉱酸と反応させ、得られたシリカを鉱酸で処理して
不純物を抽出除去し高純度シリカを製造する方法におい
て、前記の反応および／または不純物抽出を過硫酸アン
モニウムの存在下で行うことを特徴とする高純度シリカ
の製造方法」を要旨とする。

本発明の方法で原料のアルカリけい酸塩水溶液としては
、けい酸のナトリウム塩、カリウム塩。

Ｊ千つム塩などの水１８液を用いることができる。

また、反＋１ｔ、おまび不純物抽出の各工程で用いられ
るｉｌｉ：　ｉ讃としては、硫酸、も）１４酸、塩酸な
どが挙げられ、実用上、硫酸を用いるのが好ましい。

Ｔｉ抽出助剤としての＾ｐｓの添加方法は、ｉ′＋？■
記鉱酸の水）８液にＡＰＳを溶解させてもよいし、また
、予め調製されたＡＩ”Ｓ水溶液を前記鉱酸と混合して
もよい。

ＡＰＳの使用墳は、存在するＴｉに対して等モル以−ヒ
、好ましくは１０〜１００倍モルに相当する量とするの
がよい。

Ｔｉ抽出処理は、温度２０°Ｃ以上、好ましくは５０〜
１４０’ｃの１・ｎ囲で行うのがよい。

常圧における処理液の沸点よりも高い温度で加（Ｆ下で
処理すると、Ｔｉ抽出処理の所要時間を短縮することが
できる。加圧抽出の際の温度は、高い程好ましいが酸に
よる装置の腐食やエネルギーコストを考慮すると、１１
０〜＋４０’Ｃの範囲が実ＪＴ）的である。

Ｔｉ抽出処理の時間は、回分式の場合には５分から５時
間程度、また、連続式の場合には３０秒から３０分程度
、好ましくは１〜１０分程度程度る。

酸処理を施して得られたシリカは、次いで＋ＩＴ意の温
度の水を用いて渋滞し、必要によりろ過操作を組みさせ
て脱酸脱水処理する。

なお、本発明で使用する酸は精製または、Ｕ子グレード
と称される高純変品を、また原料や使用する酸の希釈ま
たはシリカの洗αなどに用いる水は不純物の少ない純水
を用いることが好ましい。

なお、アルカリ金属の過硫酸塩もＴ１抽出助剤としての
機能を有するが、本発明で目的とするシリカはアルカリ
金属についてもその含有率が低いことが望ましいので、
本発明の方法において用いられるＴｉ抽出助剤としての
過硫酸塩化合物はアンモニウム塩であることが好ましい
。

〔発明の効果） 本発明の方法によれば、アルカリけい酸塩六溶液を原料
として、不純物含有率としてアルカリ金属：　１０ｐｐ
ｍ以下、塩素：３ｐｐｍ以下、ウランなど放射性元素＝
　３ρｐｂ以下、更に、チタン：５ｐｐ＋ｍ以下である
、不純物音を率が極めて低い高純度のシリカ粒子を得る
ことができる。

本発明の方法で用いられる＾ｐｓは、入手が容易であり
、安全性が高く取板いやすいのでシリカの製造工程で問
題なく使用することができる。

本発明の方法で得られたシリカ粒子は従来技術による場
合に比較して、不純物含有率が極めて低いので、特に高
集積回路封止用樹脂組成物の充填剤として用いられ、ま
た、透明石英ガラスや特殊セラミックスなどの原料とし
ての用途が期待される。

〔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。

実施例−１゜ けい酸ソーダ１３号ＣＪＩＳ　［１４０８，３号相当品
。

ＳｉＪ：　２Ｂ％＋　Ｎａ　ｚ　Ｏ：　　９％、　Ｔｉ
：６０ｐｐｍ）　　６　ｋｇを減圧下で５０°Ｃに加温
して脱水濃縮し、５ｉＯｚ：　３２％の繊維化用原液を
得た。本原液の粘度は３０°Ｃで約１００ボイズであり
、曳糸性も良好であった。

この原液をろ過後、押し出し機を用い孔径０．２ｍｍφ
、孔数２００個の金−白金合金製ノズルを通して６ｍ／
分の速度で、５０°Ｃに保持した反応浴−子めＡＰＳ：
　１７．１ｇを溶解させた、硫酸１３重量％水溶液２Ｏ
Ｎ中へ押し出した。

押し出された原液はＮａ　２０が酸と反応し中和されて
凝固し、透明な繊維状ゲルに変化した。

反応浴からの繊維状ゲルの取り出しは、ベルトコンベア
ーにより、コンヘアーの速度は１ｍ／分で、繊維状ゲル
の反応浴での浸漬時間は約１分であった。

得られた繊維状ゲルの４０ｇを、予めＡＰＳ　Ｏ，４１
ｇを溶解させた、硫酸１３重量％硫酸水？８液：　５０
０　ｍｆｌ中に浸漬し、撹拌しなから１００“Ｃで３０
分間処理した。繊維状ゲルはこまかく開裂し、長さ２〜
５脇の短繊維状シリカとなった。

次いで、得られた短繊維状シリカを脱イオン水５００　
ｄの中に入れて１０分間撹拌した後、ヌソチェを用いて
脱水した。

この酸による抽出処理−水洗の操作を３回繰り返し、更
に水による渋滞を５回繰り返した後のシリカ中の硫酸根
濃度は１ｐｐＩ１１以下であった。

得られたシリカを１５０”Ｃで１夜乾燥後、１２００°
Ｃで１時間加熱処理した。

得られたシリカ中の不純物含有率は、表−１に示される
ように、いづれも１　ｐｐｍ以下であった。

実施例−２゜ ＡＰＳ使用量を表−２に示すように変えたほかは、実施
例−１と同様の方法によって処理し、シリカを得た。得
られたシリカ中の不純物含有率は表−１に併記した通り
で、Ｔｉ含有率はいづれも５　ｐｌ）ｌｆ１未満であっ
た。

比較例−１゜ ＡＰＳを使用しないほかは、実施例−１と同様の方法に
よって処理し、シリカを得た。

得られたシリカ中の不純物含有率は、表−１に併記した
通りで、Ｔｉは５．０ｐｐｍ＋であった。

表−１゜ シリカ中の不純物含有率： 表−２゜ 日東化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）一般式：Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２（ただし、Ｍはア
   ルカリ金属元素、ｎはＳｉＯ＿２のモル数で０．５〜５
   を示す）で表されるアルカリけい酸塩の水溶液を鉱酸と
   反応させ、得られたシリカを鉱酸で処理して不純物を抽
   出除去し高純度シリカを製造する方法において、前記の
   反応および／または不純物抽出を過硫酸アンモニウムの
   存在下で行うことを特徴とする高純度シリカの製造方法
   。