JPH0420853B2 - - Google Patents
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- JPH0420853B2 JPH0420853B2 JP58198268A JP19826883A JPH0420853B2 JP H0420853 B2 JPH0420853 B2 JP H0420853B2 JP 58198268 A JP58198268 A JP 58198268A JP 19826883 A JP19826883 A JP 19826883A JP H0420853 B2 JPH0420853 B2 JP H0420853B2
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- silica
- synthetic quartz
- gas
- chlorine
- substrate
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
- C03B2207/32—Non-halide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/86—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid by bubbling a gas through the liquid
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は合成石英、特には元素状もしくは化合
物状の塩素を含有しない合成石英の安価な製造方
法に関するものである。 合成石英の製造方法については、四塩化けい素
をガス状とし、これを酸水素炎中で加水分解し、
こゝに発生するシリカ（SiO2）を火炎と共に耐
熱性基体上に吹きつけ、これを火炎のもつ顕熱に
よつて溶融し、成長させていくという方法（米国
特許第2272342号明細書参照）、またこのシリカを
溶融しないでこれを多孔質の塊状体として成長さ
せ、ついでこれを電気炉で1400〜1700℃に加熱し
て溶融しガラス化する方法（米国特許第3806570
号明細書参照）が公知とされているが、この前者
の方法で得られる合成石英には元素状または化合
物状の塩素10〜200ppm、OH基が700〜1200ppm
も含まれており、後者の方法で得られるものも
OH基含有量は100ppm程度以下になるが、塩素
の量は10〜100ppmとかなり高いものになる。ま
た、この合成石英の製法については四塩化けい素
の分解反応を高周波プラズマでの加熱による方法
も知られており、これによればOH基含有量を
10ppm以下にまで低くすることができるけれど
も、この場合でも塩素量は減少せず、これは依然
として10〜500ppmと可成り高いものになる。 しかし、このように塩素を多量に含有する合成
石英はその含有率によつてその程度は異なるけれ
ども黄色に着色しているため、光通信用、光学用
としての特性が損なわれるという不利があり、こ
れはまた塩素を含有しないものにくらべて耐薬品
性も劣るという欠点がある。 本発明はこのような不利を解決した、実質的に
塩素を含まない合成石英の製造方法に関するもの
で、これは一般式RnSi（OR′）4-o（こゝにＲは水
素原子またはメチル基、エチル基、R′はメチル
基またはエチル基、ｎは１〜４の正数）で示され
るエステルシランまたはこれと水素ガスもしくは
塩素を含まない気化された可燃性物質との混合物
ガスを燃焼させ、これによつて発生するシリカを
基体上に堆積させたのち、こゝに得られた多孔質
シリカ焼結体を真空下または水を含まない不活性
ガス雰囲気下で加熱溶解することを特徴とするも
のである。 これを説明すると、本発明者らは特に塩素を含
有しない合成石英の製造方法について種々検討し
た結果、これには始発原料としてその分子中に塩
素原子を含有していないシランガスを使用すれば
よいということに注目し、これについて研究を行
つたところ、式SiH4で示されるシランも使用し
得るけれどもこれは沸点が−111.2℃と極めて低
く、空気中で爆発、燃焼するという危険な物質
で、しかも高価である。またテトラアルコキシシ
ランは毒性があり、融点も高く冬場には氷結する
ために扱い難く、加えてアルキル基を有しないた
めに燃焼熱が低く、水素原単位が高くなり、単価
も高いために不経済であるという問題点がある。
しかし、上記した一般式で示されるエステルシラ
ンは塩素を全く含んでおらず、沸点も概ね100℃
以上で燃焼速度も小さく、毒性も少ないし、取扱
いも容易であり、アルキル基を有しているために
水素原単位が低く経済的で、しかもこれが工業的
に安価に供給されるものであるということから、
これについての実験を重ね、これを使用すれば容
易にしかも確実に塩素を含まない合成石英を製造
することができることを確認して本発明を完成さ
せた。 本発明の方法において始発材料とされるエステ
ルシランは前記したように一般式RnSi（OR′）4-o
（ｎ＝１〜４）で示されるものであり、これには
メチルトリメトキシシランジメチルジメトキシシ
ラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、などが例示されるが、これは安価
であり、扱いやすいということから工業的にはメ
チルトリメトキシシランとすることがよい。この
エステルシランはメチルクロライドと金属けい素
との直接反応による、シリコーンゴム、シリコー
ンワニス、シリコーン油の主原料とされるジメチ
ルジクロロシラン合成時の副生物であるメチルト
リクロロシランをメタノール、エタノールなどの
アルコールと反応させるか、あるいはこのジメチ
ルジクロロシランの製造工程から出る一般式
（CH3）oSinClxOyで示されるポリメチルポリクロ
ロポリシラン、ポリメチルポリクロロポリシロキ
サンを熱分解して得られるモノメチルトリクロロ
シラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルク
ロロシラン、モノメチルジクロロシランなどの混
合物をアルコールと反応させることによつて容易
に得ることができるので、これは工業的に安価に
供給することができるし、これはまたその原料と
されるクロロシランの精留またはエステルシラン
の精留によつて容易に不純物を含まない精製物と
して取得することができるので、これによれば純
度の高い合成石英が得られるという有利性を与え
る。 本発明の方法はまずこのエステルシランを燃焼
させてシリカを発生させ、これを基体上に堆積さ
せて多孔質シリカ焼結体とするのであるが、これ
にはこのエステルシランを適宜のキヤリヤーガ
ス、例えばアルゴンガスなどに搬送させ、空気中
で燃焼させればよい。この燃焼はエステルシラン
がその分子中に燃料となるメチル基、エチル基、
アルコキシ基をもつていること、またこれにはエ
ステルシランに予じめ酸素を混合することができ
ることから、きわめて高い燃焼効率を示すし、こ
れは完全燃焼とすることができるので、これによ
れば適度に焼結された微細なシリカからなる多孔
質シリカ焼結体を得るための充分な高温を得るこ
とができ、このエステルシラン中に塩素が含まれ
ていないことから、全く塩素分を含まないシリカ
焼結体を容易に得ることができる。 このようにして得られた多孔質シリカ焼結体は
このシリカ生成のためのエステルシランの濃度、
供給速度、反応温度の反応条件によつてそのかさ
密度が相違するが、これはそれが0.05ｇ／cm3以下
ではきわめてくずれ易く、かつこれを溶融してガ
ラス化するときの収縮率が大きいためにガラス化
後の形状が不規則なものになるという不利があ
り、逆にこれを1.0ｇ／cm3を越えるようなものと
するためにはこの焼結体の形成温度をかなり高く
する必要があり、そのためにこれが部分的にガラ
ス化され、これが溶融時に気泡となるという欠点
が生じるので、これは0.05〜1.0ｇ／cm3の範囲の
ものとすることがよく、このためには始発材料と
してのエステルシランに補助燃料としての水素ガ
スを添加するか、または気化された可燃性物質例
えばメタン、エタン、プロパンなどの塩素を含有
しない揮発性炭化水素を添加することがよい。 なお、このエステルシランの燃焼によつて生成
されるシリカは耐熱性基体上に成長させるのであ
るが、この基体としてはそれが耐熱性のものであ
ればよいけれども、これを同一の方法で製造した
石英棒とすれば後述する溶融によつて中実のガラ
ス体を製造することができるという有利性が与え
られる。しかし、この石英棒はこれをGe、Ｐ、
Ｂ、Ｆ、Ti、Alなどでドープしたものとしても
よく、これによればこの基体部分とこの上にすゝ
付けされた部分とを屈折率の異なるガラス体とす
ることができる。また、この基板はこれを炭素ま
たは黒鉛製の棒状体としてもよく、これによれば
爾後における溶融、冷却後にこれを抜き取ること
によつて中空状のガラス体を得ることができる。 つぎに本発明の方法による多孔質シリカ焼結体
の製法を図面にもとづいて説明すると、第１図は
その系統図を示したもので、第２図はその別の態
様を示す要部縦断面図、第３図は本発明方法の実
施に使用されるバーナーを図示したもので、この
ａは上面図、ｂはその部分縦断面図を示したもの
である。本発明方法における多孔質シリカ焼結体
の製法の実施は、まず第１図に示したように、原
料タンク１に貯えられたエステルシランが定量ポ
ンプ２で蒸発器３に送られる。この蒸発器におけ
るエステルシランの気化はこれを高温で行なうと
エステルシランが分解重合するので、こゝにはア
ルゴン、窒素のような不活性ガスをパイプ４から
吹き込んで、エステルシランを低い温度で気化さ
せるようにする。この不活性ガスに搬流されるエ
ステルシランはこれを完全燃焼させるため、さら
には補助燃料としての水素ガスや可燃性物質の使
用量を減少もしくは全く不用とするために、必要
に応じパイプ５からの酸素ガスが混入されるが、
この酸素量は必ずしも原料の完全燃焼に必要な化
学理論量でなくてもよくその残量はバーナー６に
供給するようにしてもよい。このバーナー６には
さらに必要に応じパイプ７から酸素ガスまたは不
活性ガス、パイプ８から酸素ガス、パイプ９から
水素ガスまたは可燃性ガスが供給されるが、この
バーナーの構造は第３図に示したように同心多重
環構造としこの中心からエステルシランを含む原
料ガスを供給し、その周囲に酸素ガスまたは不活
性ガス、酸素ガス、水素ガスまたは可燃性ガスを
供給するようにすればよい。このバーナー６から
供給されるエステルシランはその周囲からのガス
との共存下で完全燃焼し、反応炉内でシリカを発
生するが、このシリカは炉内に回転と同時に一定
速度で引上げられるようにされた耐熱性基体１０
に衝突しこゝに多孔質焼結体１１を形成する。第
２図はこの別の態様を示したものでこの場合には
回転する耐熱性基体１０′がバーナー６′と相対的
に水平方向に往復運動をくり返すようにしたもの
であり、これによれば基体１０′の長さ方向に沿
つて多孔質シリカ焼結体を筒状に形成させること
ができる。 本発明の方法はこのようにして得た多孔質シリ
カ焼結体を、ついで溶融ガラス化して合成石英と
するのであるが、これには上記の方法で得た多孔
質シリカ焼結体を加熱炉中でそのガラス化温度で
ある1400℃程度に加熱し、溶融処理すればよく、
この処理に当つてはこの焼結体に吸着されている
水分や≡SiOH基を脱水、縮合除去する必要があ
るので、これには炉内１×10-2トール以下のよう
な真空度に保ち、炉内をそのガラス化温度である
1400℃以下の1000℃前後に保つてこの脱水処理を
行なつたのち、炉内温度を1400〜1600℃に加熱し
てガラス化するようにすればよい。しかし、この
ガラス化についてはこの焼結体を高真空下で溶融
ガラス化すると、シリカが蒸発したり、この中に
僅かに存在する異物が気泡となつてガラス中に残
留するようになるので、これには水を含有しない
不活性ガス、例えばヘリウム、窒素、アルゴンの
ようなガスを封入もしくは流通させながらガラス
化すればよく、これによればOH基含有率を
50ppm以下にすることができる。 これを要するに、本発明は塩素を全く含まない
前記一般式で示されるエステルシランを始発材料
としてシリカを発生させ、これを多孔質シリカ焼
結体として取得し、ついでこれを溶融して合成石
英とするものであるから、これによれば塩素を全
く含まない合成石英を容易に得ることができ、こ
れはまたその溶融ガラス化工程における真空下処
理で充分脱水を行なえばOH基含有率を50ppm以
下とすることができるので、レンズ、プリズムな
どの光学機器用、さらには光通信用の母材を容易
に得ることができるし、この方法で得られる中空
石英管は低損失の光フアイバーを製造するための
内付けCVD用管としても有用とされる。 つぎに本発明方法の実施例をあげる。 実施例 １ メチルトリメトキシシラン〔CH3Si（OCH3）3、
沸点102℃〕を収容した蒸発器内にキヤリヤーガ
スとしてのアルゴンガスを吹込んでアルゴンガス
20N／ｈ中に100ｇ／ｈのメチルトリメトキシ
シランを含む原料ガスを作り、これに酸素ガスを
50N／ｈで混合したものをバーナーに送り、こ
のバーナーにさらに補助燃料用の水素ガス100N
／ｈ、燃焼用酸素ガス80N／ｈを供給して、
第１図に示した方法で合成石英製の基板上に多孔
質シリカ焼結体を作ることとし、これを２時間連
続的に行なわせたところ、58ｇの焼結体が得られ
たが、このもののかせ密度は0.55ｇ／cm3であつ
た。 つぎにこの焼結体を真空炉に入れ、１×10-2ト
ールの真空度で1100℃に２時間保持したのち、真
空を保持しながら1550℃に加熱してガラス化した
ところ、53ｇの合成石英が得られたが、これは塩
素を全く含んでおらず、そのOH基含有量も
25ppmであつた。 実施例 ３ 原料としてメチルトリメトキシシランを使用
し、これをキヤリヤーガスとしてのアルゴンガス
で搬送し、酸素ガスを混合してからバーナーに供
給すると共に、このバーナーに補助燃料用の水素
ガスを供給して、このエステルシランを燃焼さ
せ、これによつて発生したシリカを第２図に示し
たように水平に保持されている回転しつつある直
径20mmの黒鉛製棒状体上に堆積させた。この際、
バーナーは基体と同一の水平面内に配置し、これ
を基体に沿つて400mmの距離で往復運動するよう
にしたところ、基体上に、略々均一の厚さでシリ
カが堆積した多孔質シリカ焼結体が得られたの
で、これを真空炉中で１×10-2トールの重空下で
1150℃に２時間保持したのち、ヘリウムガス中ま
たは真空下で溶融してガラス化し、冷却後にこの
基体を抜きとつたところ、パイプ状の合成石英が
得られた。 なお、この場合の燃焼条件、溶融条件、得られ
た焼結体、合成石英の性状はつぎの第１表に示す
とおりであつた。 【表】
物状の塩素を含有しない合成石英の安価な製造方
法に関するものである。 合成石英の製造方法については、四塩化けい素
をガス状とし、これを酸水素炎中で加水分解し、
こゝに発生するシリカ（SiO2）を火炎と共に耐
熱性基体上に吹きつけ、これを火炎のもつ顕熱に
よつて溶融し、成長させていくという方法（米国
特許第2272342号明細書参照）、またこのシリカを
溶融しないでこれを多孔質の塊状体として成長さ
せ、ついでこれを電気炉で1400〜1700℃に加熱し
て溶融しガラス化する方法（米国特許第3806570
号明細書参照）が公知とされているが、この前者
の方法で得られる合成石英には元素状または化合
物状の塩素10〜200ppm、OH基が700〜1200ppm
も含まれており、後者の方法で得られるものも
OH基含有量は100ppm程度以下になるが、塩素
の量は10〜100ppmとかなり高いものになる。ま
た、この合成石英の製法については四塩化けい素
の分解反応を高周波プラズマでの加熱による方法
も知られており、これによればOH基含有量を
10ppm以下にまで低くすることができるけれど
も、この場合でも塩素量は減少せず、これは依然
として10〜500ppmと可成り高いものになる。 しかし、このように塩素を多量に含有する合成
石英はその含有率によつてその程度は異なるけれ
ども黄色に着色しているため、光通信用、光学用
としての特性が損なわれるという不利があり、こ
れはまた塩素を含有しないものにくらべて耐薬品
性も劣るという欠点がある。 本発明はこのような不利を解決した、実質的に
塩素を含まない合成石英の製造方法に関するもの
で、これは一般式RnSi（OR′）4-o（こゝにＲは水
素原子またはメチル基、エチル基、R′はメチル
基またはエチル基、ｎは１〜４の正数）で示され
るエステルシランまたはこれと水素ガスもしくは
塩素を含まない気化された可燃性物質との混合物
ガスを燃焼させ、これによつて発生するシリカを
基体上に堆積させたのち、こゝに得られた多孔質
シリカ焼結体を真空下または水を含まない不活性
ガス雰囲気下で加熱溶解することを特徴とするも
のである。 これを説明すると、本発明者らは特に塩素を含
有しない合成石英の製造方法について種々検討し
た結果、これには始発原料としてその分子中に塩
素原子を含有していないシランガスを使用すれば
よいということに注目し、これについて研究を行
つたところ、式SiH4で示されるシランも使用し
得るけれどもこれは沸点が−111.2℃と極めて低
く、空気中で爆発、燃焼するという危険な物質
で、しかも高価である。またテトラアルコキシシ
ランは毒性があり、融点も高く冬場には氷結する
ために扱い難く、加えてアルキル基を有しないた
めに燃焼熱が低く、水素原単位が高くなり、単価
も高いために不経済であるという問題点がある。
しかし、上記した一般式で示されるエステルシラ
ンは塩素を全く含んでおらず、沸点も概ね100℃
以上で燃焼速度も小さく、毒性も少ないし、取扱
いも容易であり、アルキル基を有しているために
水素原単位が低く経済的で、しかもこれが工業的
に安価に供給されるものであるということから、
これについての実験を重ね、これを使用すれば容
易にしかも確実に塩素を含まない合成石英を製造
することができることを確認して本発明を完成さ
せた。 本発明の方法において始発材料とされるエステ
ルシランは前記したように一般式RnSi（OR′）4-o
（ｎ＝１〜４）で示されるものであり、これには
メチルトリメトキシシランジメチルジメトキシシ
ラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、などが例示されるが、これは安価
であり、扱いやすいということから工業的にはメ
チルトリメトキシシランとすることがよい。この
エステルシランはメチルクロライドと金属けい素
との直接反応による、シリコーンゴム、シリコー
ンワニス、シリコーン油の主原料とされるジメチ
ルジクロロシラン合成時の副生物であるメチルト
リクロロシランをメタノール、エタノールなどの
アルコールと反応させるか、あるいはこのジメチ
ルジクロロシランの製造工程から出る一般式
（CH3）oSinClxOyで示されるポリメチルポリクロ
ロポリシラン、ポリメチルポリクロロポリシロキ
サンを熱分解して得られるモノメチルトリクロロ
シラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルク
ロロシラン、モノメチルジクロロシランなどの混
合物をアルコールと反応させることによつて容易
に得ることができるので、これは工業的に安価に
供給することができるし、これはまたその原料と
されるクロロシランの精留またはエステルシラン
の精留によつて容易に不純物を含まない精製物と
して取得することができるので、これによれば純
度の高い合成石英が得られるという有利性を与え
る。 本発明の方法はまずこのエステルシランを燃焼
させてシリカを発生させ、これを基体上に堆積さ
せて多孔質シリカ焼結体とするのであるが、これ
にはこのエステルシランを適宜のキヤリヤーガ
ス、例えばアルゴンガスなどに搬送させ、空気中
で燃焼させればよい。この燃焼はエステルシラン
がその分子中に燃料となるメチル基、エチル基、
アルコキシ基をもつていること、またこれにはエ
ステルシランに予じめ酸素を混合することができ
ることから、きわめて高い燃焼効率を示すし、こ
れは完全燃焼とすることができるので、これによ
れば適度に焼結された微細なシリカからなる多孔
質シリカ焼結体を得るための充分な高温を得るこ
とができ、このエステルシラン中に塩素が含まれ
ていないことから、全く塩素分を含まないシリカ
焼結体を容易に得ることができる。 このようにして得られた多孔質シリカ焼結体は
このシリカ生成のためのエステルシランの濃度、
供給速度、反応温度の反応条件によつてそのかさ
密度が相違するが、これはそれが0.05ｇ／cm3以下
ではきわめてくずれ易く、かつこれを溶融してガ
ラス化するときの収縮率が大きいためにガラス化
後の形状が不規則なものになるという不利があ
り、逆にこれを1.0ｇ／cm3を越えるようなものと
するためにはこの焼結体の形成温度をかなり高く
する必要があり、そのためにこれが部分的にガラ
ス化され、これが溶融時に気泡となるという欠点
が生じるので、これは0.05〜1.0ｇ／cm3の範囲の
ものとすることがよく、このためには始発材料と
してのエステルシランに補助燃料としての水素ガ
スを添加するか、または気化された可燃性物質例
えばメタン、エタン、プロパンなどの塩素を含有
しない揮発性炭化水素を添加することがよい。 なお、このエステルシランの燃焼によつて生成
されるシリカは耐熱性基体上に成長させるのであ
るが、この基体としてはそれが耐熱性のものであ
ればよいけれども、これを同一の方法で製造した
石英棒とすれば後述する溶融によつて中実のガラ
ス体を製造することができるという有利性が与え
られる。しかし、この石英棒はこれをGe、Ｐ、
Ｂ、Ｆ、Ti、Alなどでドープしたものとしても
よく、これによればこの基体部分とこの上にすゝ
付けされた部分とを屈折率の異なるガラス体とす
ることができる。また、この基板はこれを炭素ま
たは黒鉛製の棒状体としてもよく、これによれば
爾後における溶融、冷却後にこれを抜き取ること
によつて中空状のガラス体を得ることができる。 つぎに本発明の方法による多孔質シリカ焼結体
の製法を図面にもとづいて説明すると、第１図は
その系統図を示したもので、第２図はその別の態
様を示す要部縦断面図、第３図は本発明方法の実
施に使用されるバーナーを図示したもので、この
ａは上面図、ｂはその部分縦断面図を示したもの
である。本発明方法における多孔質シリカ焼結体
の製法の実施は、まず第１図に示したように、原
料タンク１に貯えられたエステルシランが定量ポ
ンプ２で蒸発器３に送られる。この蒸発器におけ
るエステルシランの気化はこれを高温で行なうと
エステルシランが分解重合するので、こゝにはア
ルゴン、窒素のような不活性ガスをパイプ４から
吹き込んで、エステルシランを低い温度で気化さ
せるようにする。この不活性ガスに搬流されるエ
ステルシランはこれを完全燃焼させるため、さら
には補助燃料としての水素ガスや可燃性物質の使
用量を減少もしくは全く不用とするために、必要
に応じパイプ５からの酸素ガスが混入されるが、
この酸素量は必ずしも原料の完全燃焼に必要な化
学理論量でなくてもよくその残量はバーナー６に
供給するようにしてもよい。このバーナー６には
さらに必要に応じパイプ７から酸素ガスまたは不
活性ガス、パイプ８から酸素ガス、パイプ９から
水素ガスまたは可燃性ガスが供給されるが、この
バーナーの構造は第３図に示したように同心多重
環構造としこの中心からエステルシランを含む原
料ガスを供給し、その周囲に酸素ガスまたは不活
性ガス、酸素ガス、水素ガスまたは可燃性ガスを
供給するようにすればよい。このバーナー６から
供給されるエステルシランはその周囲からのガス
との共存下で完全燃焼し、反応炉内でシリカを発
生するが、このシリカは炉内に回転と同時に一定
速度で引上げられるようにされた耐熱性基体１０
に衝突しこゝに多孔質焼結体１１を形成する。第
２図はこの別の態様を示したものでこの場合には
回転する耐熱性基体１０′がバーナー６′と相対的
に水平方向に往復運動をくり返すようにしたもの
であり、これによれば基体１０′の長さ方向に沿
つて多孔質シリカ焼結体を筒状に形成させること
ができる。 本発明の方法はこのようにして得た多孔質シリ
カ焼結体を、ついで溶融ガラス化して合成石英と
するのであるが、これには上記の方法で得た多孔
質シリカ焼結体を加熱炉中でそのガラス化温度で
ある1400℃程度に加熱し、溶融処理すればよく、
この処理に当つてはこの焼結体に吸着されている
水分や≡SiOH基を脱水、縮合除去する必要があ
るので、これには炉内１×10-2トール以下のよう
な真空度に保ち、炉内をそのガラス化温度である
1400℃以下の1000℃前後に保つてこの脱水処理を
行なつたのち、炉内温度を1400〜1600℃に加熱し
てガラス化するようにすればよい。しかし、この
ガラス化についてはこの焼結体を高真空下で溶融
ガラス化すると、シリカが蒸発したり、この中に
僅かに存在する異物が気泡となつてガラス中に残
留するようになるので、これには水を含有しない
不活性ガス、例えばヘリウム、窒素、アルゴンの
ようなガスを封入もしくは流通させながらガラス
化すればよく、これによればOH基含有率を
50ppm以下にすることができる。 これを要するに、本発明は塩素を全く含まない
前記一般式で示されるエステルシランを始発材料
としてシリカを発生させ、これを多孔質シリカ焼
結体として取得し、ついでこれを溶融して合成石
英とするものであるから、これによれば塩素を全
く含まない合成石英を容易に得ることができ、こ
れはまたその溶融ガラス化工程における真空下処
理で充分脱水を行なえばOH基含有率を50ppm以
下とすることができるので、レンズ、プリズムな
どの光学機器用、さらには光通信用の母材を容易
に得ることができるし、この方法で得られる中空
石英管は低損失の光フアイバーを製造するための
内付けCVD用管としても有用とされる。 つぎに本発明方法の実施例をあげる。 実施例 １ メチルトリメトキシシラン〔CH3Si（OCH3）3、
沸点102℃〕を収容した蒸発器内にキヤリヤーガ
スとしてのアルゴンガスを吹込んでアルゴンガス
20N／ｈ中に100ｇ／ｈのメチルトリメトキシ
シランを含む原料ガスを作り、これに酸素ガスを
50N／ｈで混合したものをバーナーに送り、こ
のバーナーにさらに補助燃料用の水素ガス100N
／ｈ、燃焼用酸素ガス80N／ｈを供給して、
第１図に示した方法で合成石英製の基板上に多孔
質シリカ焼結体を作ることとし、これを２時間連
続的に行なわせたところ、58ｇの焼結体が得られ
たが、このもののかせ密度は0.55ｇ／cm3であつ
た。 つぎにこの焼結体を真空炉に入れ、１×10-2ト
ールの真空度で1100℃に２時間保持したのち、真
空を保持しながら1550℃に加熱してガラス化した
ところ、53ｇの合成石英が得られたが、これは塩
素を全く含んでおらず、そのOH基含有量も
25ppmであつた。 実施例 ３ 原料としてメチルトリメトキシシランを使用
し、これをキヤリヤーガスとしてのアルゴンガス
で搬送し、酸素ガスを混合してからバーナーに供
給すると共に、このバーナーに補助燃料用の水素
ガスを供給して、このエステルシランを燃焼さ
せ、これによつて発生したシリカを第２図に示し
たように水平に保持されている回転しつつある直
径20mmの黒鉛製棒状体上に堆積させた。この際、
バーナーは基体と同一の水平面内に配置し、これ
を基体に沿つて400mmの距離で往復運動するよう
にしたところ、基体上に、略々均一の厚さでシリ
カが堆積した多孔質シリカ焼結体が得られたの
で、これを真空炉中で１×10-2トールの重空下で
1150℃に２時間保持したのち、ヘリウムガス中ま
たは真空下で溶融してガラス化し、冷却後にこの
基体を抜きとつたところ、パイプ状の合成石英が
得られた。 なお、この場合の燃焼条件、溶融条件、得られ
た焼結体、合成石英の性状はつぎの第１表に示す
とおりであつた。 【表】
第１図は本発明方法の系統図、第２図は本発明
の別の態様を示す要部縦断面図、第３図は本発明
に使用されるバーナーを図示したものでａはその
上面図、ｂはその部分縦断面図である。 １……原料タンク、２……定量ポンプ、３……
蒸発器、４，５，７，８，９……ガス供給パイ
プ、６，６′……バーナー、１０，１０′……耐熱
性基体、１１，１１′……多孔質シリカ焼結体。
の別の態様を示す要部縦断面図、第３図は本発明
に使用されるバーナーを図示したものでａはその
上面図、ｂはその部分縦断面図である。 １……原料タンク、２……定量ポンプ、３……
蒸発器、４，５，７，８，９……ガス供給パイ
プ、６，６′……バーナー、１０，１０′……耐熱
性基体、１１，１１′……多孔質シリカ焼結体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一般式RoSi（OR′）4-o（ここにＲは水素原子
またはメチル基、エチル基、R′はメチル基また
はエチル基、ｎは１〜４の正数）で示されるエス
テルシランまたはこれと水素ガスもしくは塩素を
含まない気化された可燃性物質との混合ガスを燃
焼させ、これによつて発生するシリカを基体上に
堆積させたのち、ここに得られた多孔質シリカ燒
結体を真空下または水を含まない不活性ガス雰囲
気下で加熱溶解することを特徴とする合成石英の
製造方法。 ２ エステルシランがメチルトリメトキシシラン
である特許請求の範囲第１項記載の合成石英の製
造方法。 ３ 基体が炭素または黒鉛製品である特許請求の
範囲第１項または第２項記載の合成石英の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19826883A JPS6090836A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 合成石英の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19826883A JPS6090836A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 合成石英の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090836A JPS6090836A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0420853B2 true JPH0420853B2 (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16388307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19826883A Granted JPS6090836A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 合成石英の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090836A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138145A (ja) * | 1987-08-20 | 1989-05-31 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 合成石英ガラス部材の製造方法 |
| JPH0394843A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-04-19 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 合成石英ガラスるつぼおよびその製造方法 |
| US5043002A (en) * | 1990-08-16 | 1991-08-27 | Corning Incorporated | Method of making fused silica by decomposing siloxanes |
| JP2588447B2 (ja) * | 1991-06-29 | 1997-03-05 | 信越石英株式会社 | エキシマレーザー用石英ガラス部材の製造方法 |
| JP3175247B2 (ja) * | 1991-12-16 | 2001-06-11 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ用多孔質母材の加熱透明化方法 |
| JPH11116247A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-27 | Nikon Corp | 合成石英ガラス製造方法 |
| JP4640293B2 (ja) * | 2006-08-24 | 2011-03-02 | 住友電気工業株式会社 | 石英ガラス体製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5925741B2 (ja) * | 1980-03-04 | 1984-06-20 | 日本電信電話株式会社 | 多成分系ガラスフアイバ母材の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP19826883A patent/JPS6090836A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6090836A (ja) | 1985-05-22 |
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