JPH04219310A - 非焼結状クリストバライト粒子の製造方法 - Google Patents
非焼結状クリストバライト粒子の製造方法Info
- Publication number
- JPH04219310A JPH04219310A JP3082877A JP8287791A JPH04219310A JP H04219310 A JPH04219310 A JP H04219310A JP 3082877 A JP3082877 A JP 3082877A JP 8287791 A JP8287791 A JP 8287791A JP H04219310 A JPH04219310 A JP H04219310A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cristobalite
- particles
- silica
- ppm
- amorphous
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/10—Forming beads
- C03B19/1095—Thermal after-treatment of beads, e.g. tempering, crystallisation, annealing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Silicon Compounds (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非焼結状クリストバラ
イト粒子の製造方法に関する。
イト粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に透明石英ガラスは、シリカ粒子を
加熱溶融しガラス化して製造される。その加熱溶融の方
式として、アルゴン−酸素プラズマ炎または酸水素炎中
で溶融させるベルヌーイ法、あるいは容器に充填したシ
リカを高真空下で加熱溶融する真空熔融法などがある。 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 ＬＳＩの集
積度が高まるに伴い使用する原材料に対する高純度化の
要求が厳しくなっているが、良質の天然水晶は枯渇しつ
つある。その対策として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。しかし、前記の
方法において原料として非晶質合成高純度シリカを用い
た場合には、高純度化は可能であるが気泡の完全な除去
は極めて困難で、得られた石英ガラスは多くの気泡を有
するという問題点がある。これは原料シリカの多孔質性
と緻密度の不足に起因すると考えられている。この問題
の解決策の一つとして、非晶質合成シリカをより緻密な
構造を有するクリストバライトに転化させてから用いる
ことが提案されている。（たとえば、特開昭６１−５８
８２２号， 特開昭６１−５８８２３号公報など）．
加熱溶融しガラス化して製造される。その加熱溶融の方
式として、アルゴン−酸素プラズマ炎または酸水素炎中
で溶融させるベルヌーイ法、あるいは容器に充填したシ
リカを高真空下で加熱溶融する真空熔融法などがある。 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 ＬＳＩの集
積度が高まるに伴い使用する原材料に対する高純度化の
要求が厳しくなっているが、良質の天然水晶は枯渇しつ
つある。その対策として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。しかし、前記の
方法において原料として非晶質合成高純度シリカを用い
た場合には、高純度化は可能であるが気泡の完全な除去
は極めて困難で、得られた石英ガラスは多くの気泡を有
するという問題点がある。これは原料シリカの多孔質性
と緻密度の不足に起因すると考えられている。この問題
の解決策の一つとして、非晶質合成シリカをより緻密な
構造を有するクリストバライトに転化させてから用いる
ことが提案されている。（たとえば、特開昭６１−５８
８２２号， 特開昭６１−５８８２３号公報など）．
【０００３】前記の方法により非晶質合成シリカを用い
ても気泡のない透明石英ガラスを得ることができる。し
かし従来の方法においては、非晶質合成シリカをクリス
トバライトに転化させるに際して多くのアルカリ金属成
分を添加しており、ガラス化した後にもかなりのアルカ
リ金属成分が残存するので、高純度石英ガラスとしては
品質上の問題がある。アルカリ成分は除去が困難であり
、長時間にわたる加熱処理を要する。また、従来の方法
で得られるクリストバライトは、焼結体として得られる
ので、そのままではベルヌーイ法の原料として用いるの
に適さないという問題点がある。
ても気泡のない透明石英ガラスを得ることができる。し
かし従来の方法においては、非晶質合成シリカをクリス
トバライトに転化させるに際して多くのアルカリ金属成
分を添加しており、ガラス化した後にもかなりのアルカ
リ金属成分が残存するので、高純度石英ガラスとしては
品質上の問題がある。アルカリ成分は除去が困難であり
、長時間にわたる加熱処理を要する。また、従来の方法
で得られるクリストバライトは、焼結体として得られる
ので、そのままではベルヌーイ法の原料として用いるの
に適さないという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、緻密
性に優れた、焼結体でない粒子状のクリストバライトを
効率良く、しかも経済的に製造する方法を提供すること
にある。
性に優れた、焼結体でない粒子状のクリストバライトを
効率良く、しかも経済的に製造する方法を提供すること
にある。
【０００５】本発明の方法では、原料の非晶質シリカ中
にアルカリ金属を実質的に存在させることなくクリスト
バライト化させるので、得られたクリストバライトはア
ルカリ成分の含有率が小さく脱アルカリ処理を要しない
。また、本発明の方法によれば、クリストバライトを焼
結体でなく粒子状で得ることができるので、得られたク
リストバライトは、粉砕処理を要することなくそのまま
、たとえば、ベルヌーイ法による透明石英ガラスを得る
ための原料として用いることができる。
にアルカリ金属を実質的に存在させることなくクリスト
バライト化させるので、得られたクリストバライトはア
ルカリ成分の含有率が小さく脱アルカリ処理を要しない
。また、本発明の方法によれば、クリストバライトを焼
結体でなく粒子状で得ることができるので、得られたク
リストバライトは、粉砕処理を要することなくそのまま
、たとえば、ベルヌーイ法による透明石英ガラスを得る
ための原料として用いることができる。
【０００６】本発明の方法において、用いられる原料シ
リカを適宜に選択すれば、不純物の含有量が極めて少な
く、且つ非焼結状の高純度クリストバライト粒子を得る
ことができる。また、本発明の方法は、用途に応じて種
々の元素を含有する多成分系非晶質シリカを、焼結体で
ない、緻密性に優れた粒子とする方法として用いること
もできる。
リカを適宜に選択すれば、不純物の含有量が極めて少な
く、且つ非焼結状の高純度クリストバライト粒子を得る
ことができる。また、本発明の方法は、用途に応じて種
々の元素を含有する多成分系非晶質シリカを、焼結体で
ない、緻密性に優れた粒子とする方法として用いること
もできる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の方
法における前述のような問題点を改善するため鋭意研究
し、非晶質シリカ粒子をクリストバライト粒子の存在下
で加熱することによって、アルカリ金属を実質的に存在
させることなしに、非晶質シリカ粒子を焼結体でなく意
外にも粉体の状態でクリストバライト化させ得ることを
見出し、本発明を完成した。
法における前述のような問題点を改善するため鋭意研究
し、非晶質シリカ粒子をクリストバライト粒子の存在下
で加熱することによって、アルカリ金属を実質的に存在
させることなしに、非晶質シリカ粒子を焼結体でなく意
外にも粉体の状態でクリストバライト化させ得ることを
見出し、本発明を完成した。
【０００８】本発明は「非晶質シリカを加熱してクリス
トバライト化するにあたり、非晶質シリカ粒子を、その
１００重量部あたり少なくとも５重量部のクリストバ
ライト粒子の存在下で温度１４００〜１７００℃の範囲
において加熱処理することにより、粒子状でクリストバ
ライト化させることを特徴とする非焼結状クリストバラ
イト粒子の製造方法」を要旨とする。
トバライト化するにあたり、非晶質シリカ粒子を、その
１００重量部あたり少なくとも５重量部のクリストバ
ライト粒子の存在下で温度１４００〜１７００℃の範囲
において加熱処理することにより、粒子状でクリストバ
ライト化させることを特徴とする非焼結状クリストバラ
イト粒子の製造方法」を要旨とする。
【０００９】以下、本発明について詳述する。
・工程−１：（加熱用原料調製工程）原料の非晶質シリ
カ粒子と、その １００重量部あたり少なくとも５重量
部のクリストバライト粒子とを混合して、加熱用原料を
調製する。 ・工程−２：（クリストバライト化工程）所定量比のク
リストバライト粒子と混合して得られた加熱用原料とし
ての非晶質シリカ粒子を、温度１４００〜１７００℃の
範囲で一段階で加熱処理し、部分的ないしは完全にクリ
ストバライト化されたシリカを非焼結状態の粒子状で得
る。
カ粒子と、その １００重量部あたり少なくとも５重量
部のクリストバライト粒子とを混合して、加熱用原料を
調製する。 ・工程−２：（クリストバライト化工程）所定量比のク
リストバライト粒子と混合して得られた加熱用原料とし
ての非晶質シリカ粒子を、温度１４００〜１７００℃の
範囲で一段階で加熱処理し、部分的ないしは完全にクリ
ストバライト化されたシリカを非焼結状態の粒子状で得
る。
【００１０】以下、各工程について順次説明する。
〔工程−１：（加熱用原料調製工程）〕本発明の方法で
用いられる原料の非晶質シリカは、その製法は限定され
ず、何れの方法で得られたものであってもよい。
用いられる原料の非晶質シリカは、その製法は限定され
ず、何れの方法で得られたものであってもよい。
【００１１】本発明の方法で用いられる非晶質シリカの
粒径は特に限定されないが、得られたクリストバライト
化シリカを火焔溶融法による透明石英ガラス製造用原料
とする場合には、粒径が小さ過ぎると操作性や生産性の
点で問題を生じ、また、粒径が大き過ぎると均質な溶融
が困難となるので、実用上からは１０μｍ以上、好まし
くは２０μｍ〜５ｍｍ、更に好ましくは５０〜４００
μｍの範囲がよい。
粒径は特に限定されないが、得られたクリストバライト
化シリカを火焔溶融法による透明石英ガラス製造用原料
とする場合には、粒径が小さ過ぎると操作性や生産性の
点で問題を生じ、また、粒径が大き過ぎると均質な溶融
が困難となるので、実用上からは１０μｍ以上、好まし
くは２０μｍ〜５ｍｍ、更に好ましくは５０〜４００
μｍの範囲がよい。
【００１２】半導体分野に用いられる透明石英ガラス製
造用の原料シリカは、不純物ができるだけ少ない方がよ
く、Ａｌ，Ｐ，Ｂ， アルカリ金属元素， Ｔｉ，Ｃｒ
，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｏなどの遷移金属元素などの含有率が
、それぞれ１ｐｐｍ 以下であることが望まれている。
造用の原料シリカは、不純物ができるだけ少ない方がよ
く、Ａｌ，Ｐ，Ｂ， アルカリ金属元素， Ｔｉ，Ｃｒ
，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｏなどの遷移金属元素などの含有率が
、それぞれ１ｐｐｍ 以下であることが望まれている。
【００１３】従来から用いられてきた天然水晶は、一般
にＡｌの含有率が高く、通常 １０ ｐｐｍ を超える
。Ａｌは難除去性の元素であり、熱処理・酸抽出等の手
段によっても除くことが困難である。従って、Ａｌ含有
率の少ない合成シリカは、半導体分野向けの高純度石英
ガラス製造用原料として有利である。
にＡｌの含有率が高く、通常 １０ ｐｐｍ を超える
。Ａｌは難除去性の元素であり、熱処理・酸抽出等の手
段によっても除くことが困難である。従って、Ａｌ含有
率の少ない合成シリカは、半導体分野向けの高純度石英
ガラス製造用原料として有利である。
【００１４】このようなことから、本発明の方法で用い
られる非晶質シリカは、Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属
各元素の含有率が、それぞれ１ｐｐｍ以下であるもので
あることが望ましい。このようなシリカは、本発明者ら
が先に提案した、例えば、特開昭６２− ３０１１号，
特開昭６２− ３０１２号， 特開昭６２− ２８３
８０９号， 特開昭６２− ２８３８１０号各公報記載
の方法によって得ることができる。すなわち、粘度が
２〜５００ ポイズの範囲であるアルカリ珪酸塩水溶液
を、孔径１ｍｍ以下のノズルを通して水溶性有機媒体ま
たは濃度４規定以下の酸溶液からなる凝固浴中に押し出
して凝固させ、得られた繊維状ないし柱状のゲルを酸を
含む液で処理した後、次いで水洗して不純物を抽出除去
することによって、または、このようにして得られたシ
リカを、更に１０００℃以上の温度で加熱処理すること
によって得ることができる。
られる非晶質シリカは、Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属
各元素の含有率が、それぞれ１ｐｐｍ以下であるもので
あることが望ましい。このようなシリカは、本発明者ら
が先に提案した、例えば、特開昭６２− ３０１１号，
特開昭６２− ３０１２号， 特開昭６２− ２８３
８０９号， 特開昭６２− ２８３８１０号各公報記載
の方法によって得ることができる。すなわち、粘度が
２〜５００ ポイズの範囲であるアルカリ珪酸塩水溶液
を、孔径１ｍｍ以下のノズルを通して水溶性有機媒体ま
たは濃度４規定以下の酸溶液からなる凝固浴中に押し出
して凝固させ、得られた繊維状ないし柱状のゲルを酸を
含む液で処理した後、次いで水洗して不純物を抽出除去
することによって、または、このようにして得られたシ
リカを、更に１０００℃以上の温度で加熱処理すること
によって得ることができる。
【００１５】また、四塩化珪素ないしは珪酸アルコキシ
ドを原料として得られた非晶質シリカを用いることもで
きる。
ドを原料として得られた非晶質シリカを用いることもで
きる。
【００１６】なお、必要により、原料として用いるシリ
カの粒度の調整を行う場合には、通常の粉砕装置−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動ボールミル、
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を用いることができ、好ましくは
、転動ボールミル， 振動ボールミルが用いられる。
カの粒度の調整を行う場合には、通常の粉砕装置−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動ボールミル、
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を用いることができ、好ましくは
、転動ボールミル， 振動ボールミルが用いられる。
【００１７】砕料と接触する粉砕装置要部または必要に
応じて用いるボール，ロッドなどの粉砕媒体の材質は通
常の場合、アルミナ， ジルコニア，プラスチック被覆
鋼， 炭化ケイ素または窒化ケイ素などから、また、ア
ルミニウム， ジルコニウムなどの混入が好ましくない
場合には、石英ガラス， 溶融石英， 水晶， 瑪瑙ま
たは珪石などの珪酸質材料の中から、それぞれ適宜選択
すればよい。
応じて用いるボール，ロッドなどの粉砕媒体の材質は通
常の場合、アルミナ， ジルコニア，プラスチック被覆
鋼， 炭化ケイ素または窒化ケイ素などから、また、ア
ルミニウム， ジルコニウムなどの混入が好ましくない
場合には、石英ガラス， 溶融石英， 水晶， 瑪瑙ま
たは珪石などの珪酸質材料の中から、それぞれ適宜選択
すればよい。
【００１８】なお、必要に応じて用いるボールなどの剛
体からなる粉砕媒体の大きさは、直径が ０．５〜５０
ｍｍの範囲、好ましくは１０〜４０ｍｍの範囲である。
体からなる粉砕媒体の大きさは、直径が ０．５〜５０
ｍｍの範囲、好ましくは１０〜４０ｍｍの範囲である。
【００１９】本発明の方法では、非晶質シリカ粒子を、
その １００重量部あたり少なくとも５重量部のクリス
トバライト粒子の存在下で加熱処理する。
その １００重量部あたり少なくとも５重量部のクリス
トバライト粒子の存在下で加熱処理する。
【００２０】以下、本明細書において、非晶質シリカ粒
子に添加・混合するクリストバライト粒子を添加混合用
クリストバライト粒子という。非晶質シリカ粒子 １０
０重量部あたりの添加混合用クリストバライト粒子の量
比が５重量部未満であると、非晶質シリカ粒子同士の接
触の機会が多く加熱処理によって塊状の焼結体となり、
本発明が目的とする非焼結状クリストバライト粒子を得
ることができない。なお、添加混合用クリストバライト
粒子の量比を高めると非焼結状クリストバライト粒子は
得られやすくなるが、反面、クリストバライト化すべき
原料非晶質シリカ粒子の割合が相対的に低くなる。よっ
て、添加混合用クリストバライト粒子の量比を過大にす
ることは、生産効率の点からは得策でない。
子に添加・混合するクリストバライト粒子を添加混合用
クリストバライト粒子という。非晶質シリカ粒子 １０
０重量部あたりの添加混合用クリストバライト粒子の量
比が５重量部未満であると、非晶質シリカ粒子同士の接
触の機会が多く加熱処理によって塊状の焼結体となり、
本発明が目的とする非焼結状クリストバライト粒子を得
ることができない。なお、添加混合用クリストバライト
粒子の量比を高めると非焼結状クリストバライト粒子は
得られやすくなるが、反面、クリストバライト化すべき
原料非晶質シリカ粒子の割合が相対的に低くなる。よっ
て、添加混合用クリストバライト粒子の量比を過大にす
ることは、生産効率の点からは得策でない。
【００２１】このようなことから、原料非晶質シリカ粒
子 １００重量部あたりの添加混合用クリストバライト
粒子の量比は５〜４００ 重量部、好ましくは１０〜１
００ 重量部、更に好ましくは２０〜７０重量部の範囲
がよい。
子 １００重量部あたりの添加混合用クリストバライト
粒子の量比は５〜４００ 重量部、好ましくは１０〜１
００ 重量部、更に好ましくは２０〜７０重量部の範囲
がよい。
【００２２】本発明の方法において用いられる、非晶質
シリカ粒子への添加混合用クリストバライト粒子は、そ
の製法は限定されず、何れの方法で得られたものであっ
てもよい。
シリカ粒子への添加混合用クリストバライト粒子は、そ
の製法は限定されず、何れの方法で得られたものであっ
てもよい。
【００２３】添加混合用クリストバライト粒子は、その
粒径が５ｍｍ以下であることがよい。粒径が小さい程非
晶質シリカ粒子との接触面積が増えるので、添加量を低
減することができる。なお、粒径が１０μｍ未満の微粒
子は凝集する傾向があり、このような微粒子のみでは焼
結防止効果が低下する。このようなことから添加混合用
クリストバライト粒子としては、その粒径が１０μｍ未
満の微粒を含んでいてもよいが、好ましくは１０〜４０
０ μｍ、更に好ましくは１０〜 ２００μｍの範囲が
よい。
粒径が５ｍｍ以下であることがよい。粒径が小さい程非
晶質シリカ粒子との接触面積が増えるので、添加量を低
減することができる。なお、粒径が１０μｍ未満の微粒
子は凝集する傾向があり、このような微粒子のみでは焼
結防止効果が低下する。このようなことから添加混合用
クリストバライト粒子としては、その粒径が１０μｍ未
満の微粒を含んでいてもよいが、好ましくは１０〜４０
０ μｍ、更に好ましくは１０〜 ２００μｍの範囲が
よい。
【００２４】また、添加混合用クリストバライト粒子の
不純物は、その用途によって原料の非晶質シリカ粒子と
同様に、Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属各元素の含有率
がそれぞれ１ｐｐｍ 以下であることが望ましい。この
ようなクリストバライトは、本発明者らが先に提案した
、たとえば、特開昭６３− ２３３００８号公報記載の
方法によって得ることができる。
不純物は、その用途によって原料の非晶質シリカ粒子と
同様に、Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属各元素の含有率
がそれぞれ１ｐｐｍ 以下であることが望ましい。この
ようなクリストバライトは、本発明者らが先に提案した
、たとえば、特開昭６３− ２３３００８号公報記載の
方法によって得ることができる。
【００２５】本発明の方法において、原料の非晶質シリ
カ粒子をクリストバライト粒子の存在下で加熱処理する
にあたり、非晶質シリカ粒子に所定量のクリストバライ
ト粒子を添加・混合し加熱処理する。
カ粒子をクリストバライト粒子の存在下で加熱処理する
にあたり、非晶質シリカ粒子に所定量のクリストバライ
ト粒子を添加・混合し加熱処理する。
【００２６】本発明の効果を更に高めるために、本発明
の方法で用いる非晶質シリカは、たとえば乾燥あるいは
焼成などの予備加熱処理を施すことによって、付着水を
実質的に除き、シラノール基の含有率を低減させたもの
であることが好ましい。原料としての非晶質シリカの水
分含有率を低減させることは、クリストバライト化工程
における加熱処理の際の炉材の劣化や生産性の低下を防
止するだけでなく、更にシラノール基の含有率を低減さ
せることによって、非晶質シリカの焼結開始温度を高温
側に移行させることができ、焼結体の形成防止に有効で
ある。
の方法で用いる非晶質シリカは、たとえば乾燥あるいは
焼成などの予備加熱処理を施すことによって、付着水を
実質的に除き、シラノール基の含有率を低減させたもの
であることが好ましい。原料としての非晶質シリカの水
分含有率を低減させることは、クリストバライト化工程
における加熱処理の際の炉材の劣化や生産性の低下を防
止するだけでなく、更にシラノール基の含有率を低減さ
せることによって、非晶質シリカの焼結開始温度を高温
側に移行させることができ、焼結体の形成防止に有効で
ある。
【００２７】シラノール基濃度の簡便な基準として、非
晶質シリカ粒子を、温度１２００℃で４時間加熱焼成し
たときの重量減少率 （焼成シリカ基準； 以下， 重
量減少率 ＜１２００℃×４Ｈ＞ と記載する）を用い
ることができる。本発明の効果を更に高めるために、本
発明の方法においては、その重量減少率＜１２００℃×
４Ｈ＞ が１％以下、好ましくは ０．５％以下、更に
好ましくは ０．１％以下である非晶質シリカ粒子を用
いるとよい。このような非晶質シリカ粒子は、１０００
〜１３００℃の温度領域で予備加熱処理を施すことによ
って得ることができる。
晶質シリカ粒子を、温度１２００℃で４時間加熱焼成し
たときの重量減少率 （焼成シリカ基準； 以下， 重
量減少率 ＜１２００℃×４Ｈ＞ と記載する）を用い
ることができる。本発明の効果を更に高めるために、本
発明の方法においては、その重量減少率＜１２００℃×
４Ｈ＞ が１％以下、好ましくは ０．５％以下、更に
好ましくは ０．１％以下である非晶質シリカ粒子を用
いるとよい。このような非晶質シリカ粒子は、１０００
〜１３００℃の温度領域で予備加熱処理を施すことによ
って得ることができる。
【００２８】〔工程−２：（クリストバライト化工程）
〕所定量比のクリストバライト粒子と混合された非晶質
シリカ粒子を、温度１４００〜１７００℃、好ましくは
１４５０〜１６５０℃、更に好ましくは１５００〜１６
００℃の範囲で加熱し、クリストバライト化する。
〕所定量比のクリストバライト粒子と混合された非晶質
シリカ粒子を、温度１４００〜１７００℃、好ましくは
１４５０〜１６５０℃、更に好ましくは１５００〜１６
００℃の範囲で加熱し、クリストバライト化する。
【００２９】本工程における加熱処理時間は、１時間以
上、好ましくは２〜３０時間の範囲である。
上、好ましくは２〜３０時間の範囲である。
【００３０】本発明の方法では、非晶質シリカのクリス
トバライト化を促進するためのアルカリ金属などの核形
成剤を用いていないので、温度の高い領域で加熱してク
リストバライト化させる。非晶質シリカのクリストバラ
イト化速度は加熱温度を高めれば大きくなるが、従来の
方法によりクリストバライト粒子を存在させることなく
、非晶質シリカを加熱処理した場合、１３００℃を超え
る温度領域ではシリカ粒子同士が表面で融着して強い焼
結性を示すようになり、得られるクリストバライトは固
い塊状の焼結体となる。
トバライト化を促進するためのアルカリ金属などの核形
成剤を用いていないので、温度の高い領域で加熱してク
リストバライト化させる。非晶質シリカのクリストバラ
イト化速度は加熱温度を高めれば大きくなるが、従来の
方法によりクリストバライト粒子を存在させることなく
、非晶質シリカを加熱処理した場合、１３００℃を超え
る温度領域ではシリカ粒子同士が表面で融着して強い焼
結性を示すようになり、得られるクリストバライトは固
い塊状の焼結体となる。
【００３１】このような焼結体状クリストバライトは、
これを、たとえば火焔溶融法による透明石英ガラス製造
用原料とする場合には再粉砕を必要とする。この際に、
粉砕機からの不純物が混入し、また粉砕処理によって生
じた新たな破断面は不安定な構造となる。このようなク
リストバライトを溶融して得られる石英ガラスは、多く
の気泡を有し、不純物の含有率が高くなるので品質面で
好ましくない。
これを、たとえば火焔溶融法による透明石英ガラス製造
用原料とする場合には再粉砕を必要とする。この際に、
粉砕機からの不純物が混入し、また粉砕処理によって生
じた新たな破断面は不安定な構造となる。このようなク
リストバライトを溶融して得られる石英ガラスは、多く
の気泡を有し、不純物の含有率が高くなるので品質面で
好ましくない。
【００３２】クリストバライトがその融点である１７２
５℃以下の温度領域では焼結しないことは知られている
。しかしながら、非晶質シリカ粒子に対して僅かの量比
のクリストバライト粒子を存在させることによって、非
晶質シリカ粒子の焼結を防ぐ効果が得られることは予想
外のことであった。本発明の方法において、原料非晶質
シリカ粒子と混合されたクリストバライト粒子は、非晶
質シリカ粒子をクリストバライト化するための加熱処理
の際に、非晶質シリカ粒子同士が直接接触する機会を低
減させる作用効果をもたらすものと考えられる。
５℃以下の温度領域では焼結しないことは知られている
。しかしながら、非晶質シリカ粒子に対して僅かの量比
のクリストバライト粒子を存在させることによって、非
晶質シリカ粒子の焼結を防ぐ効果が得られることは予想
外のことであった。本発明の方法において、原料非晶質
シリカ粒子と混合されたクリストバライト粒子は、非晶
質シリカ粒子をクリストバライト化するための加熱処理
の際に、非晶質シリカ粒子同士が直接接触する機会を低
減させる作用効果をもたらすものと考えられる。
【００３３】加熱処理を行う際に原料シリカを保持する
容器の材質としては、高温に耐え、しかも、バインダー
や焼結助剤を含まないものであることが望ましい。特に
、石英製のものが好ましい。
容器の材質としては、高温に耐え、しかも、バインダー
や焼結助剤を含まないものであることが望ましい。特に
、石英製のものが好ましい。
【００３４】本発明の方法において加熱処理を行う際の
雰囲気としては、空気， 酸素， 炭酸ガスなどでもよ
いし、また、窒素， アルゴン， ヘリウムなどの不活
性ガスを用いることもできる。また、真空状態で行うこ
ともできる。
雰囲気としては、空気， 酸素， 炭酸ガスなどでもよ
いし、また、窒素， アルゴン， ヘリウムなどの不活
性ガスを用いることもできる。また、真空状態で行うこ
ともできる。
【００３５】加熱処理を行う際に用いる装置としては、
原料シリカを所定の温度に維持することができるもので
あればよく、管状炉， 箱型炉， トンネル炉などを使
用することができる。また、加熱方式としては、電熱，
燃焼ガスなどによればよい。
原料シリカを所定の温度に維持することができるもので
あればよく、管状炉， 箱型炉， トンネル炉などを使
用することができる。また、加熱方式としては、電熱，
燃焼ガスなどによればよい。
【００３６】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明の方
法を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例
に限定されるものではない。
法を具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例
に限定されるものではない。
【００３７】実施例−１．
１−１） 非晶質シリカ粒子の調製； １−１−１）
乾燥シリカの調製 ＪＩＳ ３号水ガラスを加熱濃縮して、２０℃における
粘度を ３００ ｃｐｓとした。この水ガラス約８ ｌ
をポンプで加圧し、濾過器 （目開き７０μｍ） を経
てノズル （孔径０．２ｍｍ， 孔数５０個） を通し
て、５０℃に保持された８重量％硫酸水溶液 ３００
ｌを入れた凝固浴中へ速度 ０．７ｍ／秒で押し出した
。繊維状で得られたシリカを、１０倍量の新たに調製し
た８重量％硫酸水溶液中に浸漬して温度約９５℃で約１
時間攪拌して不純物の抽出を行い、ついでシリカの１０
倍量の純水を用いて２回洗浄した。上記の抽出・洗浄操
作を５回繰り返した後、遠心分離機で脱水して得られた
湿シリカを熱風乾燥機により温度 １５０℃で８時間乾
燥し、含水率 （焼成シリカ基準の重量減少率） が７
重量％である非晶質乾燥シリカ ３．７ｋｇを得た。
乾燥シリカの調製 ＪＩＳ ３号水ガラスを加熱濃縮して、２０℃における
粘度を ３００ ｃｐｓとした。この水ガラス約８ ｌ
をポンプで加圧し、濾過器 （目開き７０μｍ） を経
てノズル （孔径０．２ｍｍ， 孔数５０個） を通し
て、５０℃に保持された８重量％硫酸水溶液 ３００
ｌを入れた凝固浴中へ速度 ０．７ｍ／秒で押し出した
。繊維状で得られたシリカを、１０倍量の新たに調製し
た８重量％硫酸水溶液中に浸漬して温度約９５℃で約１
時間攪拌して不純物の抽出を行い、ついでシリカの１０
倍量の純水を用いて２回洗浄した。上記の抽出・洗浄操
作を５回繰り返した後、遠心分離機で脱水して得られた
湿シリカを熱風乾燥機により温度 １５０℃で８時間乾
燥し、含水率 （焼成シリカ基準の重量減少率） が７
重量％である非晶質乾燥シリカ ３．７ｋｇを得た。
【００３８】１−１−２） 非晶質焼成シリカの調製
前記の乾燥シリカ２ｋｇを石英製坩堝に入れ、電気炉を
用いて温度１２５０℃で２時間の予備加熱処理を行い、
１．８６ｋｇの非晶質焼成シリカを得た。この焼成シリ
カを、ナイロン製ボールミルを用いて粉砕し、ナイロン
製篩で分級して、粒径範囲７５〜３００ μｍの非晶質
焼成分級シリカ粒子１．３７ｋｇを得た。
前記の乾燥シリカ２ｋｇを石英製坩堝に入れ、電気炉を
用いて温度１２５０℃で２時間の予備加熱処理を行い、
１．８６ｋｇの非晶質焼成シリカを得た。この焼成シリ
カを、ナイロン製ボールミルを用いて粉砕し、ナイロン
製篩で分級して、粒径範囲７５〜３００ μｍの非晶質
焼成分級シリカ粒子１．３７ｋｇを得た。
【００３９】１−２） 添加混合用クリストバライト
粒子の調製； 前記 １−１−１） のようにして得られた乾燥シリカ
１．７ｋｇを、焼成処理をしないほかは、前記 １−
１−２） に準じて粉砕・分級し、粒径範囲７５〜３０
０ μｍの乾燥分級シリカ粒子 １．２ｋｇを得た。温
度５０℃に保持した、１／１０規定ＮａＯＨ水溶液３５
ｍｌと純水４９６５ｍｌとの混合液中に、上記乾燥分級
シリカ粒子 １．２ｋｇを浸漬し、５０℃で撹拌しなが
ら１時間アルカリ含浸処理を行った。アルカリ含浸処理
の後、遠心分離機で液分を分離して得られたＮａ含浸シ
リカ（Ｎａ： ３０ ｐｐｍ）を １５０℃で１夜乾燥
した。このようにして得られたＮａ含浸シリカ ３２６
ｇを石英製ルツボに充填し、１２００℃で２時間加熱し
た後、温度１４００℃で更に５時間加熱した。 得られたシリカは、粒径範囲６０〜２４０ μｍの粒子
状で、真比重： ２．３３、Ｘ線回折試験でクリストバ
ライトであることが確認された。不純物含有率は、Ａｌ
： ０．６ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ
： ０．２ ｐｐｍ，Ｋ： ０．１ｐｐｍ以下、Ｌｉ：
０．１ｐｐｍ以下であった。
粒子の調製； 前記 １−１−１） のようにして得られた乾燥シリカ
１．７ｋｇを、焼成処理をしないほかは、前記 １−
１−２） に準じて粉砕・分級し、粒径範囲７５〜３０
０ μｍの乾燥分級シリカ粒子 １．２ｋｇを得た。温
度５０℃に保持した、１／１０規定ＮａＯＨ水溶液３５
ｍｌと純水４９６５ｍｌとの混合液中に、上記乾燥分級
シリカ粒子 １．２ｋｇを浸漬し、５０℃で撹拌しなが
ら１時間アルカリ含浸処理を行った。アルカリ含浸処理
の後、遠心分離機で液分を分離して得られたＮａ含浸シ
リカ（Ｎａ： ３０ ｐｐｍ）を １５０℃で１夜乾燥
した。このようにして得られたＮａ含浸シリカ ３２６
ｇを石英製ルツボに充填し、１２００℃で２時間加熱し
た後、温度１４００℃で更に５時間加熱した。 得られたシリカは、粒径範囲６０〜２４０ μｍの粒子
状で、真比重： ２．３３、Ｘ線回折試験でクリストバ
ライトであることが確認された。不純物含有率は、Ａｌ
： ０．６ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ
： ０．２ ｐｐｍ，Ｋ： ０．１ｐｐｍ以下、Ｌｉ：
０．１ｐｐｍ以下であった。
【００４０】１−３） 非晶質シリカ粒子のクリスト
バライト化； 前記 １−１−２） のようにして得た非晶質焼成分級
シリカ粒子 １４０ｇと、１−２）のようにして得たク
リストバライト粒子６０ｇとを混合し、石英製ルツボ
（容量： １ｌ）に充填して、アルゴン雰囲気中におい
て１６００℃で４時間加熱処理した。なお、加熱処理に
際しては、石英製ルツボの保持具としてグラファイト製
ルツボを用いた。得られたシリカは、粒径範囲７５〜３
００ μｍの粒子状で、真比重： ２．３３、Ｘ線回折
試験でクリストバライトであることが確認され、また、
不純物含有率は、Ａｌ：０．２ ｐｐｍ， Ｔｉ： ０
．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ：
０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ 以
下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。このように
して得られたクリストバライト粒子を用いて、ベルヌー
イ法で石英ガラスのインゴットを作製したところ、得ら
れたインゴットには気泡が認められず、不純物の少ない
透明石英ガラスが得られた。
バライト化； 前記 １−１−２） のようにして得た非晶質焼成分級
シリカ粒子 １４０ｇと、１−２）のようにして得たク
リストバライト粒子６０ｇとを混合し、石英製ルツボ
（容量： １ｌ）に充填して、アルゴン雰囲気中におい
て１６００℃で４時間加熱処理した。なお、加熱処理に
際しては、石英製ルツボの保持具としてグラファイト製
ルツボを用いた。得られたシリカは、粒径範囲７５〜３
００ μｍの粒子状で、真比重： ２．３３、Ｘ線回折
試験でクリストバライトであることが確認され、また、
不純物含有率は、Ａｌ：０．２ ｐｐｍ， Ｔｉ： ０
．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ：
０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ 以
下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。このように
して得られたクリストバライト粒子を用いて、ベルヌー
イ法で石英ガラスのインゴットを作製したところ、得ら
れたインゴットには気泡が認められず、不純物の少ない
透明石英ガラスが得られた。
【００４１】比較例−１．
実施例−１（１−１−２） のようにして得られた非晶
質焼成分級シリカ粒子 ２００ｇを、クリストバライト
粒子を添加しなかったほかは、実施例−１（１−３）
と同様にして加熱処理した。得られたシリカは固く焼結
した塊状であった。この塊状シリカを、アルミナ製ボー
ルミルを用いて粉砕し、ステンレス製篩で分級して、粒
径範囲７５〜３００ μｍのシリカ粒子 １４０ｇを得
た。得られたシリカ粒子は、真比重： ２．３３で、Ｘ
線回折試験でクリストバライトであることが確認された
。不純物含有率は、Ａｌ： １０ ｐｐｍ， Ｔｉ：
０．２ｐｐｍ，Ｎａ： １．２ｐｐｍ，Ｋ： ０．２ｐ
ｐｍ， Ｌｉ： ０．１ｐｐｍ以下、Ｕ： ０．０５ｐ
ｐｂ 以下で、Ａｌ， Ｎａ， Ｋが増加した。このよ
うにして得られたクリストバライト粒子を用いて、ベル
ヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製したところ、
得られたインゴットには多数の気泡が認められた。
質焼成分級シリカ粒子 ２００ｇを、クリストバライト
粒子を添加しなかったほかは、実施例−１（１−３）
と同様にして加熱処理した。得られたシリカは固く焼結
した塊状であった。この塊状シリカを、アルミナ製ボー
ルミルを用いて粉砕し、ステンレス製篩で分級して、粒
径範囲７５〜３００ μｍのシリカ粒子 １４０ｇを得
た。得られたシリカ粒子は、真比重： ２．３３で、Ｘ
線回折試験でクリストバライトであることが確認された
。不純物含有率は、Ａｌ： １０ ｐｐｍ， Ｔｉ：
０．２ｐｐｍ，Ｎａ： １．２ｐｐｍ，Ｋ： ０．２ｐ
ｐｍ， Ｌｉ： ０．１ｐｐｍ以下、Ｕ： ０．０５ｐ
ｐｂ 以下で、Ａｌ， Ｎａ， Ｋが増加した。このよ
うにして得られたクリストバライト粒子を用いて、ベル
ヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製したところ、
得られたインゴットには多数の気泡が認められた。
【００４２】実施例−２， および比較例−２． 実施
例−１（１−１−２） のようにして得られた非晶質焼
成分級シリカ粒子各 １００重量部に対し、実施例−１
（１−２） のようにして得られたクリストバライト粒
子を表１に示す量比でそれぞれ混合し、得られた混合物
の各 １００ｇについて実施例−１（１−３） と同様
にして加熱処理した。
例−１（１−１−２） のようにして得られた非晶質焼
成分級シリカ粒子各 １００重量部に対し、実施例−１
（１−２） のようにして得られたクリストバライト粒
子を表１に示す量比でそれぞれ混合し、得られた混合物
の各 １００ｇについて実施例−１（１−３） と同様
にして加熱処理した。
【００４３】
【表１】
【００４４】得られたシリカはそれぞれ、真比重： ２
．３３で、Ｘ線回折結果からクリストバライトであるこ
とが確認された。なお、実施例 ２−１〜４ で得られ
たシリカの不純物含有率は、Ａｌ： ０．２ ｐｐｍ，
Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｋ：０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１
ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。
．３３で、Ｘ線回折結果からクリストバライトであるこ
とが確認された。なお、実施例 ２−１〜４ で得られ
たシリカの不純物含有率は、Ａｌ： ０．２ ｐｐｍ，
Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｋ：０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１
ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。
【００４５】加熱処理後のそれぞれのシリカの状態、な
らびに得られた各クリストバライトを用いてベルヌーイ
法で作製された石英ガラスの各インゴット中の気泡の状
況を表１に示す。なお、比較例−２では、得られた塊状
品を比較例−１に準じて粉砕処理してからインゴットを
作製した。
らびに得られた各クリストバライトを用いてベルヌーイ
法で作製された石英ガラスの各インゴット中の気泡の状
況を表１に示す。なお、比較例−２では、得られた塊状
品を比較例−１に準じて粉砕処理してからインゴットを
作製した。
【００４６】実施例−３．
実施例−１（１−１−２） のようにして得られた非晶
質焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−２で
得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を
調製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施
例−１（１−３） に準じた方法で、表２に示す温度で
それぞれ４時間加熱処理した。得られたシリカは、いず
れも粒径範囲７５〜３００ μｍの粒子状で、Ｘ線回折
試験でクリストバライト化されていることが確認された
。不純物含有率は、Ａｌ： ０．２ｐｐｍ， Ｔｉ：
０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ
： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。得られた
シリカそれぞれの真比重およびクリストバライト化率を
表２に示す。
質焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−２で
得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を
調製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施
例−１（１−３） に準じた方法で、表２に示す温度で
それぞれ４時間加熱処理した。得られたシリカは、いず
れも粒径範囲７５〜３００ μｍの粒子状で、Ｘ線回折
試験でクリストバライト化されていることが確認された
。不純物含有率は、Ａｌ： ０．２ｐｐｍ， Ｔｉ：
０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ
： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。得られた
シリカそれぞれの真比重およびクリストバライト化率を
表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】クリストバライト化率は、下記により求め
た。実施例 ３−４で得たシリカのクリストバライト化
率を １００％とし、これに既知量の非晶質シリカを加
えて結晶質シリカ分の割合の異なる各種の試料を調製し
た。それぞれについてＸ線回折試験を行って２θ： ２
１．９°における ＜ピーク高さ＞ を測定し、得られ
たデータから ＜ピーク高さ＞ と試料中の結晶質シリ
カ分の割合（重量％） との関係を示す検量線を作成し
た。各実施例で得られた加熱処理後のシリカについてＸ
線回折試験を行い、前記検量線によって各試料のクリス
トバライト化率を求めた。 このようにして得られたクリストバライト化シリカ粒子
を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作
製したところ、得られたインゴットにはいずれも気泡が
認められなかった。
た。実施例 ３−４で得たシリカのクリストバライト化
率を １００％とし、これに既知量の非晶質シリカを加
えて結晶質シリカ分の割合の異なる各種の試料を調製し
た。それぞれについてＸ線回折試験を行って２θ： ２
１．９°における ＜ピーク高さ＞ を測定し、得られ
たデータから ＜ピーク高さ＞ と試料中の結晶質シリ
カ分の割合（重量％） との関係を示す検量線を作成し
た。各実施例で得られた加熱処理後のシリカについてＸ
線回折試験を行い、前記検量線によって各試料のクリス
トバライト化率を求めた。 このようにして得られたクリストバライト化シリカ粒子
を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作
製したところ、得られたインゴットにはいずれも気泡が
認められなかった。
【００４９】実施例−４．
実施例−１（１−１−２） の方法に準じ条件を変えて
粉砕・分級処理を行って得られた各種粒径範囲の非晶質
焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−３で得
られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を調
製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施例
−１（１−３） に準じアルゴン雰囲気中において温度
１６００℃で、表３に示す時間それぞれ加熱処理した。 得られたシリカは、いずれもＸ線回折試験でクリストバ
ライト化されていることが確認された。不純物含有率は
、Ａｌ： ０．２ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ，
Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ： ０．１ ｐｐ
ｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．
０５ ｐｐｂ以下であった。得られたシリカそれぞれの
粒径範囲、真比重および実施例−３と同様にして求めら
れたクリストバライト化率を表３に示す。
粉砕・分級処理を行って得られた各種粒径範囲の非晶質
焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−３で得
られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を調
製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施例
−１（１−３） に準じアルゴン雰囲気中において温度
１６００℃で、表３に示す時間それぞれ加熱処理した。 得られたシリカは、いずれもＸ線回折試験でクリストバ
ライト化されていることが確認された。不純物含有率は
、Ａｌ： ０．２ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ，
Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｋ： ０．１ ｐｐ
ｍ 以下、Ｌｉ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．
０５ ｐｐｂ以下であった。得られたシリカそれぞれの
粒径範囲、真比重および実施例−３と同様にして求めら
れたクリストバライト化率を表３に示す。
【００５０】
【表３】
【００５１】このようにして得られたクリストバライト
粒子を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴット
を作製したところ、得られたインゴットにはいずれも気
泡が認められなかった。
粒子を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴット
を作製したところ、得られたインゴットにはいずれも気
泡が認められなかった。
【００５２】実施例−５．
実施例−１（１−１−２） のようにして得られた非晶
質焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−４で
得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を
調製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施
例−１（１−３） に準じて温度１６００℃で各４時間
、表４に示す各種の雰囲気中においてそれぞれ加熱処理
した。
質焼成分級シリカ粒子 １００重量部と、実施例−４で
得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物を
調製し、得られた混合物の各 １００ｇについて、実施
例−１（１−３） に準じて温度１６００℃で各４時間
、表４に示す各種の雰囲気中においてそれぞれ加熱処理
した。
【００５３】
【表４】
【００５４】得られたシリカは、いずれも粒径範囲７５
〜３００μｍの粒子状で、真比重： ２．３３であり、
Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １００％である
ことが確認された。不純物含有率は、Ａｌ： ０．２
ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．
１ ｐｐｍ以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ：
０．１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下
であった。このようにして得られたクリストバライト粒
子を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを
作製したところ、得られたインゴットにはいずれも気泡
が認められなかった。
〜３００μｍの粒子状で、真比重： ２．３３であり、
Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １００％である
ことが確認された。不純物含有率は、Ａｌ： ０．２
ｐｐｍ， Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．
１ ｐｐｍ以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ：
０．１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下
であった。このようにして得られたクリストバライト粒
子を用いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを
作製したところ、得られたインゴットにはいずれも気泡
が認められなかった。
【００５５】実施例−６， および比較例−３． 実施
例−１（１−１−１） と同様にして得られた乾燥シリ
カについて、表５に示すように、予備加熱処理条件を変
えることにより、温度１２００℃で４時間加熱焼成した
ときの重量減少率（焼成シリカ基準） が異なる非晶質
シリカを得た。これを用いて実施例−１（１−１−２）
に準じて粉砕・分級して得られた各種の非晶質シリカ
粒子の各１００重量部と、実施例−５で得られたクリス
トバライト粒子４０重量部との混合物を調製した。得ら
れた混合物の各 １００ｇについて、実施例−１（１−
３） と同様にしてそれぞれ加熱処理し、得られた結果
を表５に示した。得られたシリカは、いずれも粒径範囲
７５〜３００ μｍの真比重： ２．３３の粒子状であ
り、Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １００％で
あった。不純物含有率は、Ａｌ： ０．３ ｐｐｍ，
Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ：０．１ ｐ
ｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。
例−１（１−１−１） と同様にして得られた乾燥シリ
カについて、表５に示すように、予備加熱処理条件を変
えることにより、温度１２００℃で４時間加熱焼成した
ときの重量減少率（焼成シリカ基準） が異なる非晶質
シリカを得た。これを用いて実施例−１（１−１−２）
に準じて粉砕・分級して得られた各種の非晶質シリカ
粒子の各１００重量部と、実施例−５で得られたクリス
トバライト粒子４０重量部との混合物を調製した。得ら
れた混合物の各 １００ｇについて、実施例−１（１−
３） と同様にしてそれぞれ加熱処理し、得られた結果
を表５に示した。得られたシリカは、いずれも粒径範囲
７５〜３００ μｍの真比重： ２．３３の粒子状であ
り、Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １００％で
あった。不純物含有率は、Ａｌ： ０．３ ｐｐｍ，
Ｔｉ： ０．２ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐｍ
以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ：０．１ ｐ
ｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であった。
【００５６】
【表５】
【００５７】得られたクリストバライトを用いて、ベル
ヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製した。実施例
６−１〜３ のクリストバライト粒子から得られたイ
ンゴットにはいずれも気泡が認められなかった。これに
対して、比較例−３で得られた塊状品を比較例−１に準
じて粉砕処理して得た粒子から作製されたインゴットに
は多数の気泡が認められた。
ヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製した。実施例
６−１〜３ のクリストバライト粒子から得られたイ
ンゴットにはいずれも気泡が認められなかった。これに
対して、比較例−３で得られた塊状品を比較例−１に準
じて粉砕処理して得た粒子から作製されたインゴットに
は多数の気泡が認められた。
【００５８】実施例−７．
市販のアルコキシド系シリカ （商品名「クォートロン
ＧＬ」，東燃石油化学株式会社）を、粉砕分級して粒径
を７５〜３００ μｍの範囲に調製し、温度１２５０℃
で２時間の予備加熱処理を行って得た非晶質シリカ粒子
１００重量部と、実施例−１（１−２） と同様にし
て得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物
を調製し、得られた混合物について実施例−１（１−３
） と同様にして加熱処理した。得られたシリカは、粒
径範囲が６０〜２４０ μｍである真比重： ２．３３
の粒子状で、Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １
００％であった。不純物含有率はＡｌ： ０．２ｐｐｍ
， Ｔｉ： ０．１ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐ
ｍ 以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．
１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であっ
た。このようにして得られたクリストバライト粒子を用
いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製し
たところ、得られたインゴットには気泡が認められなか
った。
ＧＬ」，東燃石油化学株式会社）を、粉砕分級して粒径
を７５〜３００ μｍの範囲に調製し、温度１２５０℃
で２時間の予備加熱処理を行って得た非晶質シリカ粒子
１００重量部と、実施例−１（１−２） と同様にし
て得られたクリストバライト粒子４０重量部との混合物
を調製し、得られた混合物について実施例−１（１−３
） と同様にして加熱処理した。得られたシリカは、粒
径範囲が６０〜２４０ μｍである真比重： ２．３３
の粒子状で、Ｘ線回折試験でクリストバライト化率 １
００％であった。不純物含有率はＡｌ： ０．２ｐｐｍ
， Ｔｉ： ０．１ ｐｐｍ， Ｎａ： ０．１ ｐｐ
ｍ 以下、Ｋ： ０．１ ｐｐｍ 以下、Ｌｉ： ０．
１ ｐｐｍ 以下、Ｕ： ０．０５ ｐｐｂ以下であっ
た。このようにして得られたクリストバライト粒子を用
いて、ベルヌーイ法で石英ガラスのインゴットを作製し
たところ、得られたインゴットには気泡が認められなか
った。
【００５９】
【発明の効果】本発明の方法によれば、低アルカリで緻
密なクリストバライトを粒子状で得ることができる。更
に、使用する原料シリカを適宜に選択することにより、
Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属などの不純物含有率が極
めて低い高純度で、且つ、粒径が２０μｍ〜５ｍｍの範
囲に制御された、非焼結状の緻密なクリストバライト粒
子を得ることができる。本発明の方法で得られるクリス
トバライトは、充填剤・分散剤などに用いられるほか、
高品質人工水晶・セラミックスなどの原料として、また
特に、溶融賦型の際に気泡の発生がないので透明石英ガ
ラス原料として好適に用いることができる。更に、本発
明の方法は従来法による場合に比較して、製造コストを
低減することができるという利点を併せ持っている。
密なクリストバライトを粒子状で得ることができる。更
に、使用する原料シリカを適宜に選択することにより、
Ａｌ， Ｔｉ， アルカリ金属などの不純物含有率が極
めて低い高純度で、且つ、粒径が２０μｍ〜５ｍｍの範
囲に制御された、非焼結状の緻密なクリストバライト粒
子を得ることができる。本発明の方法で得られるクリス
トバライトは、充填剤・分散剤などに用いられるほか、
高品質人工水晶・セラミックスなどの原料として、また
特に、溶融賦型の際に気泡の発生がないので透明石英ガ
ラス原料として好適に用いることができる。更に、本発
明の方法は従来法による場合に比較して、製造コストを
低減することができるという利点を併せ持っている。
Claims (1)
- 【請求項１】 非晶質シリカを加熱してクリストバラ
イト化するにあたり、非晶質シリカ粒子を、その １０
０重量部あたり少なくとも５重量部のクリストバライト
粒子の存在下で温度１４００〜１７００℃の範囲におい
て加熱処理することにより、粒子状でクリストバライト
化させることを特徴とする非焼結状クリストバライト粒
子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082877A JP2617822B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-03-25 | 非焼結状クリストバライト粒子の製造方法 |
| DE69102805T DE69102805T2 (de) | 1990-04-10 | 1991-04-10 | Verfahren zur Herstellung von nicht gesinterten Cristobalit-Teilchen. |
| EP91105696A EP0451818B1 (en) | 1990-04-10 | 1991-04-10 | Method for producing unsintered cristobalite particles |
| US07/814,051 US5154905A (en) | 1990-04-10 | 1991-12-26 | Method for producing unsintered cristobalite particles |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-93063 | 1990-04-10 | ||
| JP9306390 | 1990-04-10 | ||
| JP3082877A JP2617822B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-03-25 | 非焼結状クリストバライト粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219310A true JPH04219310A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2617822B2 JP2617822B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=26423905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082877A Expired - Fee Related JP2617822B2 (ja) | 1990-04-10 | 1991-03-25 | 非焼結状クリストバライト粒子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5154905A (ja) |
| EP (1) | EP0451818B1 (ja) |
| JP (1) | JP2617822B2 (ja) |
| DE (1) | DE69102805T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05193926A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-03 | Nitto Chem Ind Co Ltd | クリストバライトの製造方法 |
| CN109052417A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 安徽科技学院 | 一种高纯度低温相方石英的合成方法 |
| JP2025528296A (ja) * | 2023-08-07 | 2025-08-28 | 安徽壹石通材料科技股▲フン▼有限公司 | 高純度クリストバライトの調製方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3751326B2 (ja) * | 1994-10-14 | 2006-03-01 | 三菱レイヨン株式会社 | 高純度透明石英ガラスの製造方法 |
| RU2154023C2 (ru) * | 1998-05-25 | 2000-08-10 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ α-КРИСТОБАЛИТА |
| US6663214B1 (en) * | 2002-07-16 | 2003-12-16 | Industrial Technology Research Institute | Micro liquid dispenser incorporating a liquid pillar injector and method for operating |
| JP4444559B2 (ja) * | 2002-10-09 | 2010-03-31 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | 石英ガラスルツボの強化方法とシリコン単結晶の引き上げ方法 |
| US20040089024A1 (en) * | 2002-11-08 | 2004-05-13 | Rensselaer Polytechnic Institute | Preparation of high purity, low water content fused silica glass |
| US20050261121A1 (en) * | 2004-05-19 | 2005-11-24 | Earthstone International Llc | Elimination of crystalline silica from white foam glass by chemical additions |
| US8916486B2 (en) * | 2004-05-19 | 2014-12-23 | Richard Lehman | Method of reducing the occurrence of crystalline silica in foamed glass by the introduction of chemical additives |
| US9725350B2 (en) | 2004-05-19 | 2017-08-08 | Richard L. Lehman | Very low crystalline silica foamed glass and methods of using the same |
| US9963373B2 (en) | 2004-05-19 | 2018-05-08 | Earthstone International Llc | Method of reducing the occurrence of crystalline silica in foamed glass by the introduction of chemical additives |
| US20060135342A1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Anderson James G | Method of making alkali metal silicate glass, feedstock, and glass article formed therefrom |
| RU2308416C1 (ru) * | 2006-01-25 | 2007-10-20 | Александр Калистратович Лесников | Установка для непрерывного получения кристобалита |
| LU92339B1 (fr) | 2013-12-19 | 2015-06-22 | Fib Services Intellectual Sa | Composition siliceuse et procédé d'obtention |
| RU2692391C1 (ru) * | 2018-08-22 | 2019-06-24 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Медикон" | Способ создания особо чистой крупки кристобалита |
| WO2021041792A1 (en) | 2019-08-29 | 2021-03-04 | Covia Holdings Corporation | Ultra-white silica-based filler |
| CN119390344B (zh) * | 2024-10-15 | 2025-11-21 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 一种白炭黑制备高纯合成石英砂的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172616A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-14 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度溶融シリカの製造方法 |
| JPS63233008A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-28 | Nitto Chem Ind Co Ltd | 非焼結クリストバライト化シリカの製造方法 |
| JPH038708A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-16 | Nippon Sanso Kk | シリカ原料の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3510753C2 (de) * | 1984-05-04 | 1987-04-23 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Hochtemperaturbeständiges Siliciumdioxidfasermaterial |
| EP0173961B1 (en) * | 1984-08-30 | 1991-01-23 | Japan Oxygen Co., Ltd. | Process for the production of glass |
| CA1271307A (en) * | 1985-06-27 | 1990-07-10 | Iwao Ohshima | Process for manufacturing high purity silica |
| DE3525495C1 (de) * | 1985-07-17 | 1987-01-02 | Heraeus Schott Quarzschmelze | Verfahren zur Herstellung von Gegenstaenden aus synthetischem Siliziumdioxid |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3082877A patent/JP2617822B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-10 DE DE69102805T patent/DE69102805T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-10 EP EP91105696A patent/EP0451818B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-26 US US07/814,051 patent/US5154905A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6172616A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-14 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度溶融シリカの製造方法 |
| JPS63233008A (ja) * | 1987-03-23 | 1988-09-28 | Nitto Chem Ind Co Ltd | 非焼結クリストバライト化シリカの製造方法 |
| JPH038708A (ja) * | 1989-06-06 | 1991-01-16 | Nippon Sanso Kk | シリカ原料の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05193926A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-03 | Nitto Chem Ind Co Ltd | クリストバライトの製造方法 |
| CN109052417A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 安徽科技学院 | 一种高纯度低温相方石英的合成方法 |
| JP2025528296A (ja) * | 2023-08-07 | 2025-08-28 | 安徽壹石通材料科技股▲フン▼有限公司 | 高純度クリストバライトの調製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0451818B1 (en) | 1994-07-13 |
| DE69102805T2 (de) | 1994-12-08 |
| EP0451818A2 (en) | 1991-10-16 |
| US5154905A (en) | 1992-10-13 |
| JP2617822B2 (ja) | 1997-06-04 |
| EP0451818A3 (en) | 1992-09-16 |
| DE69102805D1 (de) | 1994-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH04219310A (ja) | 非焼結状クリストバライト粒子の製造方法 | |
| JPH08119664A (ja) | 高純度透明石英ガラス及びその製造方法 | |
| EP0283933B1 (en) | Process for producing unsintered cristobalite silica | |
| JP2004131378A (ja) | 不透明石英ガラス材の製造方法 | |
| JP2001089168A (ja) | 高純度合成石英ガラス粉の製造方法 | |
| JP2019151533A (ja) | 炭化ケイ素粉末 | |
| JP2586973B2 (ja) | クリストバライトの製造方法 | |
| JPH04238808A (ja) | 高純度結晶質シリカの製造方法 | |
| JP2002137913A (ja) | シリカゲル及びその製造方法 | |
| CN116655363A (zh) | 一种利用含铍废渣制备陶瓷的方法 | |
| JPH03275527A (ja) | 多孔質シリカガラス粉末 | |
| JPH02307830A (ja) | 石英ガラス粉末の製造方法 | |
| JP2733860B2 (ja) | 耐摩耗性シリカメディアの製造法 | |
| JPH07277723A (ja) | クリストバライト粒子の製造方法 | |
| JPH01270531A (ja) | ガラス成形体の製造方法 | |
| CN117550617B (zh) | 一种以煤系高岭岩为原料制备莫来石的工艺 | |
| JPH0776101B2 (ja) | ガラス成形体の製造方法 | |
| JPH0517172B2 (ja) | ||
| JP4286549B2 (ja) | ムライトウィスカーの製造方法 | |
| JP2000159512A (ja) | 窒化珪素粉末 | |
| RU2783651C1 (ru) | Способ получения порошковой муллитовой керамики | |
| JP7592394B2 (ja) | 炭化ケイ素粉末の製造方法 | |
| JP7483192B2 (ja) | 複合粒子およびその製造方法 | |
| JPH0563416B2 (ja) | ||
| JP2614583B2 (ja) | クリストバライト焼結体およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |