JPH0483711A - 無水シリカの製造方法 - Google Patents
無水シリカの製造方法Info
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- JPH0483711A JPH0483711A JP2194256A JP19425690A JPH0483711A JP H0483711 A JPH0483711 A JP H0483711A JP 2194256 A JP2194256 A JP 2194256A JP 19425690 A JP19425690 A JP 19425690A JP H0483711 A JPH0483711 A JP H0483711A
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- anhydrous silica
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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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はゾル−ゲル法等によって製造された合成シリカ
中に含まれるシラノール基を除去し、水分含有量が極め
て少なく、耐熱性に優れた無水シリカを製造するのに好
適な無水シリカの製造方法に関する。
中に含まれるシラノール基を除去し、水分含有量が極め
て少なく、耐熱性に優れた無水シリカを製造するのに好
適な無水シリカの製造方法に関する。
（従来の技術）
石英ガラスの原料としては、従来より天然の水晶が用い
られてきたが、近年になってこの石英ガラスが電子部品
等の材料として使用されるようになり、より高純度の石
英ガラスを得る必要から、その原料として高純度の合成
シリカの使用が検討されている（特開昭５１−７７６１
２号公報、特開昭６１−１８６２３２号公報）。
られてきたが、近年になってこの石英ガラスが電子部品
等の材料として使用されるようになり、より高純度の石
英ガラスを得る必要から、その原料として高純度の合成
シリカの使用が検討されている（特開昭５１−７７６１
２号公報、特開昭６１−１８６２３２号公報）。
しかしながら、−船釣に合成的に製造されたシリカはそ
の製造条件により数人から数十人程度の細孔を有し、加
熱により脱水が始まり、さらに１１００℃から１３００
°Ｃで数時間焼成すると封孔し、この封孔するまでの焼
成過程で吸着水や凝縮水が離脱し、また、シラノール基
の縮合反応等により脱水が起こる。しかしながら、シリ
カ内部に孤立したシラノール基は、この焼成過程で縮合
反応を起こすことができず、水分として内部に残留した
まま封孔されてしまう。そして、このようにシラノール
基が残留したままのシリカを石英ガラスの原料として使
用すると、優れた耐熱性を有する石英ガラスが得られな
いという問題が生じる。
の製造条件により数人から数十人程度の細孔を有し、加
熱により脱水が始まり、さらに１１００℃から１３００
°Ｃで数時間焼成すると封孔し、この封孔するまでの焼
成過程で吸着水や凝縮水が離脱し、また、シラノール基
の縮合反応等により脱水が起こる。しかしながら、シリ
カ内部に孤立したシラノール基は、この焼成過程で縮合
反応を起こすことができず、水分として内部に残留した
まま封孔されてしまう。そして、このようにシラノール
基が残留したままのシリカを石英ガラスの原料として使
用すると、優れた耐熱性を有する石英ガラスが得られな
いという問題が生じる。
そこで、このシラノール基を除去する方法として、シリ
カゲルをハロゲン系の脱ＯＨ基剤とキャリヤーガスとの
混合ガス気流中で焼成し、シラノール基をハロゲン原子
に置換する反応を利用して除去する方法が知られている
（特開昭６１−１８６２３２号公報）が、この方法にお
いてもシラノール基に代わってハロゲン基が残留するこ
とになり、石英ガラスとしたときに残留ハロゲンに起因
する耐熱性の低下や腐食性等の問題が生じる。
カゲルをハロゲン系の脱ＯＨ基剤とキャリヤーガスとの
混合ガス気流中で焼成し、シラノール基をハロゲン原子
に置換する反応を利用して除去する方法が知られている
（特開昭６１−１８６２３２号公報）が、この方法にお
いてもシラノール基に代わってハロゲン基が残留するこ
とになり、石英ガラスとしたときに残留ハロゲンに起因
する耐熱性の低下や腐食性等の問題が生じる。
（発明が解決しようとする課題）
したがって、本発明の目的はシリカ中のシラノール基を
可及的に除去し、石英ガラスの製造原料として好適な水
分含有量の少ない無水シリカを得る方法を提供すること
にある。
可及的に除去し、石英ガラスの製造原料として好適な水
分含有量の少ない無水シリカを得る方法を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段）
上記問題点を解決するために本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、シリカを乾燥気流中で焼成することにより、
シリカ粒子中に残留した水分を除去できることを見出し
、本発明を完成するに到った。
ねた結果、シリカを乾燥気流中で焼成することにより、
シリカ粒子中に残留した水分を除去できることを見出し
、本発明を完成するに到った。
すなわち本発明は、シラノール基を有するシリカを乾燥
ガス雰囲気中で１１００℃以上の温度で焼成することを
特徴とする無水シリカの製造方法である。
ガス雰囲気中で１１００℃以上の温度で焼成することを
特徴とする無水シリカの製造方法である。
なお、本発明においてシリカ中のシラノール基はシリカ
中に含まれる水分とみなされる。
中に含まれる水分とみなされる。
本発明において、焼成するシリカはシラノール基を有す
るものであれば特に限定されないが、特に高純度のシリ
カを得るためには、アルコキシシランを水及び必要に応
じて添加される触媒、溶媒等の混合溶液中で加水分解す
ることによって製造するのがよい。ここで、このような
高純度のシリカを製造するのに使用できるアルコキシシ
ラン類としては、特に限定されないが、好ましくは炭素
数１〜４のアルコキシ基を有するものであり、例えばテ
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等を挙げること
ができ、特に加水分解反応速度の大きいテトラメトキシ
シランやテトラエトキシシランが好ましい。
るものであれば特に限定されないが、特に高純度のシリ
カを得るためには、アルコキシシランを水及び必要に応
じて添加される触媒、溶媒等の混合溶液中で加水分解す
ることによって製造するのがよい。ここで、このような
高純度のシリカを製造するのに使用できるアルコキシシ
ラン類としては、特に限定されないが、好ましくは炭素
数１〜４のアルコキシ基を有するものであり、例えばテ
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等を挙げること
ができ、特に加水分解反応速度の大きいテトラメトキシ
シランやテトラエトキシシランが好ましい。
また、この方法において使用できる触媒としては、反応
後のシリカからの除去の容易さという観点から、塩酸、
硝酸等の無機酸や酢酸等の有機酸又はアンモニアやアミ
ン類等の無機塩基を挙げることができる。また、この方
法において使用できる溶媒としてはメタノール、エタノ
ール等のアルコール類を挙げることができる。
後のシリカからの除去の容易さという観点から、塩酸、
硝酸等の無機酸や酢酸等の有機酸又はアンモニアやアミ
ン類等の無機塩基を挙げることができる。また、この方
法において使用できる溶媒としてはメタノール、エタノ
ール等のアルコール類を挙げることができる。
本発明において使用できる乾燥ガスは、乾燥空気、純空
気、純水素等水分含有量が２０ｐｐｍ以下であれば、ガ
スの種類は特に限定されるものではない。
気、純水素等水分含有量が２０ｐｐｍ以下であれば、ガ
スの種類は特に限定されるものではない。
本発明においては焼成の前に、シリカ中の水分をある程
度減少させる目的で予備焼成することが好ましい。この
ときの予備焼成雰囲気、予備焼成温度は特に限定される
ものではないが、一般に大気中で、１０００〜１１０ｏ
″Ｃの温度範囲で行われる。
度減少させる目的で予備焼成することが好ましい。この
ときの予備焼成雰囲気、予備焼成温度は特に限定される
ものではないが、一般に大気中で、１０００〜１１０ｏ
″Ｃの温度範囲で行われる。
また、本発明における乾燥ガス中での焼成において、乾
燥ガスとシリカの接触効率を良くするため、乾燥ガスの
導入管をシリカを入れたるつぼの底付近まで挿入して乾
燥ガスを流し、効率よくシリカ粒子と乾燥ガスが接触す
るようにする。
燥ガスとシリカの接触効率を良くするため、乾燥ガスの
導入管をシリカを入れたるつぼの底付近まで挿入して乾
燥ガスを流し、効率よくシリカ粒子と乾燥ガスが接触す
るようにする。
（作用）
本発明においては、シリカを乾燥ガス中で焼成するので
、乾燥ガスがシリカ表面に供給されるため、シリカ表面
では高温下でシラノール基が縮合し、水を放出する方向
に平衡が大きく偏り水分が除去される。また、シリカ表
面のシラノール基が除去された後、シリカの表面と内部
との間にシラノール基の濃度勾配ができるので、高温下
でシリカ内部のシラノール基は表面方向に拡散し、シリ
カ表面において前記と同様の理由により水分が除去され
る。
、乾燥ガスがシリカ表面に供給されるため、シリカ表面
では高温下でシラノール基が縮合し、水を放出する方向
に平衡が大きく偏り水分が除去される。また、シリカ表
面のシラノール基が除去された後、シリカの表面と内部
との間にシラノール基の濃度勾配ができるので、高温下
でシリカ内部のシラノール基は表面方向に拡散し、シリ
カ表面において前記と同様の理由により水分が除去され
る。
この繰り返しによってシリカ全体から水分が除去され無
水シリカとなるものと推定される。
水シリカとなるものと推定される。
（実施例）
以下に本発明の実施例を示し、本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
実施例１
純水３６重量部に重炭酸アンモニウム３．７重量部、ア
ンモニアガス２．６重量部を溶解させた溶液に、攪拌し
ながらメタノール６０重量部で希釈したテトラメチルシ
ラン１００重量部を３時間かけて滴下し、加水分解反応
させ、平均粒径Ｉ２０μｍの沈澱シリカゲルを得た。こ
のシリカゲルを乾燥後、大気中で１０００℃で予備焼成
することにより脱水を行いシリカ粉を得た。
ンモニアガス２．６重量部を溶解させた溶液に、攪拌し
ながらメタノール６０重量部で希釈したテトラメチルシ
ラン１００重量部を３時間かけて滴下し、加水分解反応
させ、平均粒径Ｉ２０μｍの沈澱シリカゲルを得た。こ
のシリカゲルを乾燥後、大気中で１０００℃で予備焼成
することにより脱水を行いシリカ粉を得た。
このシリカ粉はＦＴＩＲ透過法で測定したところ、５２
３ｐｐｍのシラノール基を含有していた。
３ｐｐｍのシラノール基を含有していた。
次に、得られたシリカ粉を石英ガラスるつぼに入れ、ふ
たをしてふたの穴から石英ガラスチュブをシリカ粉内に
挿入し、乾燥ガスの排出口がるつぼの底部近傍となるよ
うにし、水分含有量が３ｐｐｍの乾燥純空気ガスを石英
ガラスチューブを通してシリカ１ｋｇ当たり１０１／ｈ
ｒの割合でシリカ粉中に吹き込みながら昇温し、１１５
０°Ｃの温度で１０時間焼成した。昇温速度は２００°
Ｃ／ｈｒとし、冷却は自然冷却で行った。
たをしてふたの穴から石英ガラスチュブをシリカ粉内に
挿入し、乾燥ガスの排出口がるつぼの底部近傍となるよ
うにし、水分含有量が３ｐｐｍの乾燥純空気ガスを石英
ガラスチューブを通してシリカ１ｋｇ当たり１０１／ｈ
ｒの割合でシリカ粉中に吹き込みながら昇温し、１１５
０°Ｃの温度で１０時間焼成した。昇温速度は２００°
Ｃ／ｈｒとし、冷却は自然冷却で行った。
この様にして焼成したシリカ粉のシラノール基含有量は
５９ｐｐｍに減少していた。
５９ｐｐｍに減少していた。
実施例２
焼成温度を１２００℃とした以外は、実施例Ｉと同様に
して行ったところ、シラノール基含有量は３８ｐｐｍに
減少していた。
して行ったところ、シラノール基含有量は３８ｐｐｍに
減少していた。
実施例３
焼成温度を１３００°Ｃとし、乾燥ガスとして、水分含
有量１０ｐｐｍの窒素ガスを用い、乾燥ガス流量をシリ
カ１ｋｇ当たり５（！／ｈｒとした以外は実施例１と同
様にして行ったところ、シラノール基含有量は４２ｐｐ
ｍに減少した。
有量１０ｐｐｍの窒素ガスを用い、乾燥ガス流量をシリ
カ１ｋｇ当たり５（！／ｈｒとした以外は実施例１と同
様にして行ったところ、シラノール基含有量は４２ｐｐ
ｍに減少した。
比較例１
焼成温度が１０５０°Ｃであること以外は実施例１と同
様に行ったところ、焼成温度が低いためシラノール基含
有量は２７０ｐｐｍであった。
様に行ったところ、焼成温度が低いためシラノール基含
有量は２７０ｐｐｍであった。
比較例２
乾燥ガスを用いずに大気中で焼成を行った以外は実施例
２と同様に行ったところ、シラノール基含有量は３２０
ｐｐｍであった。
２と同様に行ったところ、シラノール基含有量は３２０
ｐｐｍであった。
比較例３
乾燥ガスの流量をシリカ１ｋｇ当たり２１／ｈｒとした
以外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノール
基含有量は１１０ｐｐｍと十分に減少していなかった。
以外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノール
基含有量は１１０ｐｐｍと十分に減少していなかった。
比較例４
水分含有量が３８ｐｐｍのガスを用いた以外は実施例１
と同様にして行ったところ、シラノール基含有量はＩＯ
２ｐｐｍと十分に減少していなかった。
と同様にして行ったところ、シラノール基含有量はＩＯ
２ｐｐｍと十分に減少していなかった。
比較例５
乾燥ガスを導入する石英ガラスチューブをシリカ粉内に
挿入せず、シリカ粉表面に乾燥ガスを吹きつけるように
した以外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノ
ール基含有量は１２６ｐｐｍと十分でなかった。
挿入せず、シリカ粉表面に乾燥ガスを吹きつけるように
した以外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノ
ール基含有量は１２６ｐｐｍと十分でなかった。
比較例６
予備焼成温度を９００℃に抑え、得られたシラノール基
含有量が２１２０ｐｐｍのシリカ粉を用いて焼成した以
外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノール基
含有量は１３７ｐｐｍと十分でなかった。
含有量が２１２０ｐｐｍのシリカ粉を用いて焼成した以
外は実施例２と同様にして行ったところ、シラノール基
含有量は１３７ｐｐｍと十分でなかった。
（発明の効果）
本発明によれば、シリカ中の水分含有量を低減できるの
で、このシリカを原料として使用することにより、耐熱
性や光学特性に優れた性能を有する石英ガラスを製造す
ることができる。
で、このシリカを原料として使用することにより、耐熱
性や光学特性に優れた性能を有する石英ガラスを製造す
ることができる。
Claims (6)
- （１）シラノール基を有するシリカを乾燥ガス雰囲気中
で１１００℃以上の温度で焼成することを特徴とする無
水シリカの製造方法。 - （２）シリカがテトラアルコキシシランを加水分解して
得られたシリカであることを特徴とする請求項（１）記
載の無水シリカの製造方法。 - （３）乾燥ガスの水分含有量が３０ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項（１）記載の無水シリカの製造方
法。 - （４）乾燥ガス雰囲気中１１００℃以上で焼成する前に
シリカを予備焼成し、シリカの水分含有量を１０００ｐ
ｐｍ以下にしておくことを特徴とする請求項（１）記載
の無水シリカの製造方法。 - （５）乾燥ガスの排出口をシリカを入れたるつぼの底部
近傍に設け、乾燥ガスを流すことを特徴とする請求項（
１）記載の無水シリカの製造方法。 - （６）乾燥ガスの流量を、焼成するシリカ１ｋｇ当たり
３ｌ／ｈｒ以上とすることを特徴とする請求項（１）記
載の無水シリカの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2194256A JP2899080B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 無水シリカの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2194256A JP2899080B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 無水シリカの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483711A true JPH0483711A (ja) | 1992-03-17 |
| JP2899080B2 JP2899080B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=16321597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2194256A Expired - Fee Related JP2899080B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 無水シリカの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2899080B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996020128A1 (en) * | 1994-12-26 | 1996-07-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing synthetic quartz powder |
| JP2001089169A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-03 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 合成石英ガラス粉の製造方法 |
| US6225245B1 (en) * | 1996-11-20 | 2001-05-01 | Mitsubishi Chemical Corporation | Silica gel, synthetic quartz glass powder and shaped product of quartz glass |
| JP2002038028A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Toagosei Co Ltd | 光硬化性樹脂組成物 |
| JP2023514317A (ja) * | 2020-02-17 | 2023-04-05 | 浙江三時紀新材科技有限公司 | 球状シリカ粉末充填剤の調製方法、これによって得られた粉末充填剤およびその使用 |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP2194256A patent/JP2899080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996020128A1 (en) * | 1994-12-26 | 1996-07-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing synthetic quartz powder |
| US6110852A (en) * | 1994-12-26 | 2000-08-29 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing synthetic quartz glass powder |
| US6225245B1 (en) * | 1996-11-20 | 2001-05-01 | Mitsubishi Chemical Corporation | Silica gel, synthetic quartz glass powder and shaped product of quartz glass |
| JP2001089169A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-03 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 合成石英ガラス粉の製造方法 |
| JP2002038028A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-06 | Toagosei Co Ltd | 光硬化性樹脂組成物 |
| JP2023514317A (ja) * | 2020-02-17 | 2023-04-05 | 浙江三時紀新材科技有限公司 | 球状シリカ粉末充填剤の調製方法、これによって得られた粉末充填剤およびその使用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2899080B2 (ja) | 1999-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |