JPH07277743A - 合成石英ガラスの製造方法 - Google Patents
合成石英ガラスの製造方法Info
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- JPH07277743A JPH07277743A JP8910794A JP8910794A JPH07277743A JP H07277743 A JPH07277743 A JP H07277743A JP 8910794 A JP8910794 A JP 8910794A JP 8910794 A JP8910794 A JP 8910794A JP H07277743 A JPH07277743 A JP H07277743A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レンズ、プリズム、ビ−ムスプリッタ、分光
器、ミラーなどの光学部品、フォトマスク基板、液晶デ
ィスプレイ用ＴＦＴ基板などに応用可能な光学特性に優
れた合成石英ガラスをゾル−ゲル法により製造する方法
を提供する。 【構成】 テトラメトキシシランもしくはテトラエトキ
シシランと、シリカ微粒子を含むシリカゾル溶液とから
構成されるシリカゾル混合溶液から、ゾル−ゲル法によ
りウエットゲルを得、これを乾燥、加熱処理して合成石
英ガラスを製造する方法において、前記ウェットゲル中
にＲＯＨ（但し、ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアルキル基）で表さ
れるアルコールの少なくとも１種類以上が合計０．５〜
１０重量％存在するように、ゲル化前のシリカゾル混合
溶液中に存在させてウエットゲルを得、これを乾燥、加
熱処理して合成石英ガラスとする。 【効果】 ゲル中にアルコールを存在させることによ
り、乾燥工程におけるゲルの割れを効果的に防止するこ
とができ、気泡の無い、光学特性の優れた合成石英ガラ
スを高歩留で製造することができる。
器、ミラーなどの光学部品、フォトマスク基板、液晶デ
ィスプレイ用ＴＦＴ基板などに応用可能な光学特性に優
れた合成石英ガラスをゾル−ゲル法により製造する方法
を提供する。 【構成】 テトラメトキシシランもしくはテトラエトキ
シシランと、シリカ微粒子を含むシリカゾル溶液とから
構成されるシリカゾル混合溶液から、ゾル−ゲル法によ
りウエットゲルを得、これを乾燥、加熱処理して合成石
英ガラスを製造する方法において、前記ウェットゲル中
にＲＯＨ（但し、ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアルキル基）で表さ
れるアルコールの少なくとも１種類以上が合計０．５〜
１０重量％存在するように、ゲル化前のシリカゾル混合
溶液中に存在させてウエットゲルを得、これを乾燥、加
熱処理して合成石英ガラスとする。 【効果】 ゲル中にアルコールを存在させることによ
り、乾燥工程におけるゲルの割れを効果的に防止するこ
とができ、気泡の無い、光学特性の優れた合成石英ガラ
スを高歩留で製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ、プリズム、ビ
−ムスプリッタ、分光器、ミラーなどの光学部品、フォ
トマスク基板、液晶ディスプレイ用ＴＦＴ基板などに応
用可能な光学特性に優れた種々のゾル−ゲル法による合
成石英ガラスの製造方法に関する。
−ムスプリッタ、分光器、ミラーなどの光学部品、フォ
トマスク基板、液晶ディスプレイ用ＴＦＴ基板などに応
用可能な光学特性に優れた種々のゾル−ゲル法による合
成石英ガラスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】合成石英ガラスの製造方法の一つとし
て、ゾル−ゲル法が知られている。例えば、特開昭６０
−２１５５３２号公報には、シリカゾル及びシリコンア
ルコキシドの混合溶液を酸性触媒下でゲル化させてウェ
ットゲルを作成し、該ウェットゲルを乾燥してドライゲ
ルを得、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラス体を製
造する方法が開示されている。
て、ゾル−ゲル法が知られている。例えば、特開昭６０
−２１５５３２号公報には、シリカゾル及びシリコンア
ルコキシドの混合溶液を酸性触媒下でゲル化させてウェ
ットゲルを作成し、該ウェットゲルを乾燥してドライゲ
ルを得、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラス体を製
造する方法が開示されている。
【０００３】従来のゾル−ゲル法では、前記ウェットゲ
ルの乾燥工程でゲルに割れが生じ、大型の石英ガラス、
特に厚さが大なる石英ガラスを高歩留に作製することは
極めて困難であった。ウェットゲルが乾燥工程で割れる
原因としては、多孔質であるゲルの細孔中にある溶液分
の毛細管力による応力が第一に挙げられる。つまり、ゲ
ルの溶液分が蒸発する過程で、ゲル中の異なる直径の細
孔中にある溶液分がそれぞれ異なる毛細管力を持ち、こ
れによりゲルに不均一に応力を与え、その結果ゲルに割
れが生じるものである。このゲルの割れを防ぐ方法とし
て、例えば原料中に表面張力の低いエチレングリコール
やグリセリンを添加してゲルを作製し、溶液分の毛細管
力による応力を低減させる方法がある（特開平２−１４
１４３２号公報、特開平２−１４１４３３号公報）。し
かし、この方法では、溶液の表面張力を下げるために多
量のエチレングリコールやグリセリンを添加する必要が
あり、これら高粘性の高沸点化合物はゲルを高温下で加
熱しても完全には除去されず、合成した石英ガラス中に
気泡を生成する原因となったり、残留した炭素によって
石英ガラスの光学的品質を劣化させる場合があった。
ルの乾燥工程でゲルに割れが生じ、大型の石英ガラス、
特に厚さが大なる石英ガラスを高歩留に作製することは
極めて困難であった。ウェットゲルが乾燥工程で割れる
原因としては、多孔質であるゲルの細孔中にある溶液分
の毛細管力による応力が第一に挙げられる。つまり、ゲ
ルの溶液分が蒸発する過程で、ゲル中の異なる直径の細
孔中にある溶液分がそれぞれ異なる毛細管力を持ち、こ
れによりゲルに不均一に応力を与え、その結果ゲルに割
れが生じるものである。このゲルの割れを防ぐ方法とし
て、例えば原料中に表面張力の低いエチレングリコール
やグリセリンを添加してゲルを作製し、溶液分の毛細管
力による応力を低減させる方法がある（特開平２−１４
１４３２号公報、特開平２−１４１４３３号公報）。し
かし、この方法では、溶液の表面張力を下げるために多
量のエチレングリコールやグリセリンを添加する必要が
あり、これら高粘性の高沸点化合物はゲルを高温下で加
熱しても完全には除去されず、合成した石英ガラス中に
気泡を生成する原因となったり、残留した炭素によって
石英ガラスの光学的品質を劣化させる場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はゾル−
ゲル法による合成石英ガラスの製造方法において、乾燥
工程でのゲルの割れを防止し、且つ合成した石英ガラス
の光学的品質を劣化させることのない石英ガラスの製造
方法を提供することにある。
ゲル法による合成石英ガラスの製造方法において、乾燥
工程でのゲルの割れを防止し、且つ合成した石英ガラス
の光学的品質を劣化させることのない石英ガラスの製造
方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、テトラメトキ
シシラン又はテトラエトキシシランと、シリカ微粒子を
含むシリカゾル溶液とから構成されるシリカゾル混合溶
液からゾル−ゲル法によりウエットゲルを得、これを乾
燥、加熱処理して合成石英ガラスを製造する方法におい
て、前記ウエットゲル中にＲＯＨ（ＲはＣ3 〜Ｃ8 のア
ルキル基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以
上が合計０．５〜１０重量％存在するように、ゲル化前
のシリカゾル混合溶液中に前記アルコールを存在させる
ことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法である。
シシラン又はテトラエトキシシランと、シリカ微粒子を
含むシリカゾル溶液とから構成されるシリカゾル混合溶
液からゾル−ゲル法によりウエットゲルを得、これを乾
燥、加熱処理して合成石英ガラスを製造する方法におい
て、前記ウエットゲル中にＲＯＨ（ＲはＣ3 〜Ｃ8 のア
ルキル基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以
上が合計０．５〜１０重量％存在するように、ゲル化前
のシリカゾル混合溶液中に前記アルコールを存在させる
ことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法である。
【０００６】本発明において使用するシリカ微粒子を含
むシリカゾル溶液は、水性溶媒にシリカ微粒子を分散さ
せたものであり、シリカ微粒子としては、例えば、水、
アンモニアと、メタノールあるいはエタノールとの混合
溶液にテトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシ
ランを滴下して合成した粒子直径が０．１〜０．５μｍ
の球状のシリカ微粒子が好適なものとして挙げられる。
こうして得られたシリカ微粒子は水を含む溶媒に分散し
たシリカゾルの状態にあり、シリカ微粒子の合成で使用
したメタノールあるいはエタノールや、テトラメトキシ
シランあるいはテトラエトキシシランの加水分解で生成
したメタノールあるいはエタノールが含まれている。こ
のシリカゾル溶液の溶媒を蒸発させたり、あるいは水を
加えるなどして、シリカゾル中のこれらメタノールある
いはエタノールの濃度を好ましくは１０重量％以下、よ
り好ましくは１重量％以下にし、シリカゾル溶液中のシ
リカ微粒子の濃度を２０〜４０重量％に調節する。メタ
ノールやエタノールは沸点が低いため、ゲル中に取り込
まれたとしてもゲルの乾燥工程でほとんど蒸発し除去さ
れるが、シリカゾル溶液中のメタノールあるいはエタノ
ール濃度が１０重量％を超えると、合成した石英ガラス
中に炭素が残留し易くなり、光学特性を劣化させる原因
となる場合もある。
むシリカゾル溶液は、水性溶媒にシリカ微粒子を分散さ
せたものであり、シリカ微粒子としては、例えば、水、
アンモニアと、メタノールあるいはエタノールとの混合
溶液にテトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシ
ランを滴下して合成した粒子直径が０．１〜０．５μｍ
の球状のシリカ微粒子が好適なものとして挙げられる。
こうして得られたシリカ微粒子は水を含む溶媒に分散し
たシリカゾルの状態にあり、シリカ微粒子の合成で使用
したメタノールあるいはエタノールや、テトラメトキシ
シランあるいはテトラエトキシシランの加水分解で生成
したメタノールあるいはエタノールが含まれている。こ
のシリカゾル溶液の溶媒を蒸発させたり、あるいは水を
加えるなどして、シリカゾル中のこれらメタノールある
いはエタノールの濃度を好ましくは１０重量％以下、よ
り好ましくは１重量％以下にし、シリカゾル溶液中のシ
リカ微粒子の濃度を２０〜４０重量％に調節する。メタ
ノールやエタノールは沸点が低いため、ゲル中に取り込
まれたとしてもゲルの乾燥工程でほとんど蒸発し除去さ
れるが、シリカゾル溶液中のメタノールあるいはエタノ
ール濃度が１０重量％を超えると、合成した石英ガラス
中に炭素が残留し易くなり、光学特性を劣化させる原因
となる場合もある。
【０００７】シリカゾル溶液と、テトラメトキシシラン
又はテトラエトキシシランの混合方法には格別の制限は
ないが、好ましくは次のようにして混合する。まず、シ
リカゾル溶液を撹拌条件下、酸性水溶液にてｐＨを約２
に調節する。次いで、テトラメトキシシランあるいはテ
トラエトキシシランを、シリカゾル溶液中のシリカ微粒
子１モルに対して、０．１〜１．０モル加え、シリカゾ
ル混合溶液を作製し、加えたテトラメトキシシランある
いはテトラエトキシシランを加水分解させる。その後、
撹拌条件下で塩基性水溶液にてｐＨを４〜５に調節し、
加水分解されたテトラメトキシシランあるいはテトラエ
トキシシランの脱水縮重合を行わせてゲル化を開始させ
る。
又はテトラエトキシシランの混合方法には格別の制限は
ないが、好ましくは次のようにして混合する。まず、シ
リカゾル溶液を撹拌条件下、酸性水溶液にてｐＨを約２
に調節する。次いで、テトラメトキシシランあるいはテ
トラエトキシシランを、シリカゾル溶液中のシリカ微粒
子１モルに対して、０．１〜１．０モル加え、シリカゾ
ル混合溶液を作製し、加えたテトラメトキシシランある
いはテトラエトキシシランを加水分解させる。その後、
撹拌条件下で塩基性水溶液にてｐＨを４〜５に調節し、
加水分解されたテトラメトキシシランあるいはテトラエ
トキシシランの脱水縮重合を行わせてゲル化を開始させ
る。
【０００８】重合が進むと数時間後にゲル化するが、ゲ
ル化前のシリカゾル混合溶液に、プロパノール、ブタノ
ール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オ
クタノールなどのＲＯＨ（但し、ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアル
キル基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以上
を、ゲル化前のシリカゾル混合溶液の総重量に対し、上
記の場合であれば塩基性水溶液を加えた後のシリカゾル
混合溶液の総重量に対し合計０．５〜１０重量％となる
量を存在させる。これらアルコールはゲル化前に添加す
ればよく、シリカゾル混合溶液とする前であっても、後
であってもよい。例えば、酸性水溶液を添加する前のシ
リカゾル溶液に添加する方法、酸性水溶液を添加してｐ
Ｈを調節した後に添加する方法、テトラメトキシシラン
あるいはテトラエトキシシランを加えた後に添加する方
法、テトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシラ
ンに添加する方法あるいは塩基性水溶液を添加した後に
添加する方法などがある。また、ＲＯＨで表されるアル
コ−ルは、直鎖状アルコ−ルに限らず、分岐状アルコ−
ルであることもでき、種類は１種であっても、２種以上
であっても差し支えない。
ル化前のシリカゾル混合溶液に、プロパノール、ブタノ
ール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オ
クタノールなどのＲＯＨ（但し、ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアル
キル基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以上
を、ゲル化前のシリカゾル混合溶液の総重量に対し、上
記の場合であれば塩基性水溶液を加えた後のシリカゾル
混合溶液の総重量に対し合計０．５〜１０重量％となる
量を存在させる。これらアルコールはゲル化前に添加す
ればよく、シリカゾル混合溶液とする前であっても、後
であってもよい。例えば、酸性水溶液を添加する前のシ
リカゾル溶液に添加する方法、酸性水溶液を添加してｐ
Ｈを調節した後に添加する方法、テトラメトキシシラン
あるいはテトラエトキシシランを加えた後に添加する方
法、テトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシラ
ンに添加する方法あるいは塩基性水溶液を添加した後に
添加する方法などがある。また、ＲＯＨで表されるアル
コ−ルは、直鎖状アルコ−ルに限らず、分岐状アルコ−
ルであることもでき、種類は１種であっても、２種以上
であっても差し支えない。
【０００９】塩基性水溶液を添加した後のシリカゾル混
合溶液を適当な容器に注ぎ、室温で保持すると、アルコ
ールなどを含むシリカゾル混合溶液全体が数時間でゲル
化し、アルコールを含んだウエットゲルが得られる。こ
のようにして炭素数３〜８のアルコールをウエットゲル
中に存在させることにより、ゲルの割れが発生し易い５
０〜２００℃の温度域での乾燥工程において、ゲルから
の溶液分の蒸発を連続的に制御して蒸発がある温度で一
度に起こることを防止し、ゲルの割れを防止することが
できる。特に、沸点の異なる、好ましくは沸点差が５０
℃以上ある炭素数３〜８のアルコール２種類以上を選択
してゲル中に存在させると、より効果的にゲルの割れを
防止することができる。加えるアルコールの沸点が２０
０℃を超えたり、加えるアルコールの量が１０重量％を
超えたりした場合や、アルコール以外の化合物、特に
Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｓｉ以外の元素を含む化合物や、環式化合
物あるいは不飽和化合物をウエットゲル中に存在させた
場合は、合成した石英ガラス中に炭素や異種元素が残留
し、光学特性を劣化させる原因となる。加えるアルコー
ルの量が０．５重量％未満であると、ゲルの割れを効果
的に防止することができない。
合溶液を適当な容器に注ぎ、室温で保持すると、アルコ
ールなどを含むシリカゾル混合溶液全体が数時間でゲル
化し、アルコールを含んだウエットゲルが得られる。こ
のようにして炭素数３〜８のアルコールをウエットゲル
中に存在させることにより、ゲルの割れが発生し易い５
０〜２００℃の温度域での乾燥工程において、ゲルから
の溶液分の蒸発を連続的に制御して蒸発がある温度で一
度に起こることを防止し、ゲルの割れを防止することが
できる。特に、沸点の異なる、好ましくは沸点差が５０
℃以上ある炭素数３〜８のアルコール２種類以上を選択
してゲル中に存在させると、より効果的にゲルの割れを
防止することができる。加えるアルコールの沸点が２０
０℃を超えたり、加えるアルコールの量が１０重量％を
超えたりした場合や、アルコール以外の化合物、特に
Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｓｉ以外の元素を含む化合物や、環式化合
物あるいは不飽和化合物をウエットゲル中に存在させた
場合は、合成した石英ガラス中に炭素や異種元素が残留
し、光学特性を劣化させる原因となる。加えるアルコー
ルの量が０．５重量％未満であると、ゲルの割れを効果
的に防止することができない。
【００１０】ウエットゲル中には、テトラメトキシシラ
ンあるいはテトラエトキシシランの加水分解により生成
する沸点がそれぞれ略６５℃、略７８℃のメタノールあ
るいはエタノールが含まれ、これは添加した炭素数３〜
８のアルコールと共にあってゲルの割れを防止する効果
を持つが、メタノールやエタノールだけではゲルの割れ
を防止することはできない。また、シリカゾル溶液に加
えるテトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシラ
ンの代わりに、例えばテトラプロポキシシラン、テトラ
ブトキシシラン、テトラペントキシシランなどのＣ3 以
上のアルコキシ基を持つシリコンアルコキシドを用いて
ゲルを合成すれば、合成したウエットゲル中にプロパノ
ール、ブタノール、ペンタノールなどのＣ3 以上のアル
キル基を持つアルコールを含有させることができるが、
これらのシリコンアルコキシドを完全に加水分解させる
ことは困難であり、未加水分解のアルコキシ基は石英ガ
ラス中の気泡の原因となったり残留炭素による石英ガラ
スの光学特性劣化の原因となる。したがって、前記ＲＯ
Ｈで表されるアルコ−ルは炭素数３〜８のアルコ−ルと
して添加される必要がある。
ンあるいはテトラエトキシシランの加水分解により生成
する沸点がそれぞれ略６５℃、略７８℃のメタノールあ
るいはエタノールが含まれ、これは添加した炭素数３〜
８のアルコールと共にあってゲルの割れを防止する効果
を持つが、メタノールやエタノールだけではゲルの割れ
を防止することはできない。また、シリカゾル溶液に加
えるテトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシラ
ンの代わりに、例えばテトラプロポキシシラン、テトラ
ブトキシシラン、テトラペントキシシランなどのＣ3 以
上のアルコキシ基を持つシリコンアルコキシドを用いて
ゲルを合成すれば、合成したウエットゲル中にプロパノ
ール、ブタノール、ペンタノールなどのＣ3 以上のアル
キル基を持つアルコールを含有させることができるが、
これらのシリコンアルコキシドを完全に加水分解させる
ことは困難であり、未加水分解のアルコキシ基は石英ガ
ラス中の気泡の原因となったり残留炭素による石英ガラ
スの光学特性劣化の原因となる。したがって、前記ＲＯ
Ｈで表されるアルコ−ルは炭素数３〜８のアルコ−ルと
して添加される必要がある。
【００１１】ウエットゲルの乾燥は乾燥器中にて大気中
もしくは減圧下で３００時間以上、好ましくは４００時
間以上かけて２００℃まで段階的に加熱し乾燥する。ゲ
ルの割れをより効果的に防止するために、ゲルの乾燥を
開始する前にゲルを密閉容器中で５０〜１００℃で処理
するいわゆるゲルの熟成を行うことが好ましい。また、
ゲルの乾燥工程で、ゲルの割れをより効果的に防止する
ために、ゲルからの溶液分の蒸発量を制御できる容器、
例えば蓋に小孔を有する密閉容器にゲルを入れて乾燥す
ることが好ましい。
もしくは減圧下で３００時間以上、好ましくは４００時
間以上かけて２００℃まで段階的に加熱し乾燥する。ゲ
ルの割れをより効果的に防止するために、ゲルの乾燥を
開始する前にゲルを密閉容器中で５０〜１００℃で処理
するいわゆるゲルの熟成を行うことが好ましい。また、
ゲルの乾燥工程で、ゲルの割れをより効果的に防止する
ために、ゲルからの溶液分の蒸発量を制御できる容器、
例えば蓋に小孔を有する密閉容器にゲルを入れて乾燥す
ることが好ましい。
【００１２】乾燥工程の処理を終了したゲルを、約１８
００℃まで加熱して焼結、ガラス化することにより、透
明な石英ガラスが得られる。アルコールからくる炭素を
効率的に除去するために、例えば２００℃から１２００
℃までの加熱を酸素雰囲気中で行い、１８００℃までの
加熱を不活性ガス雰囲気で行う方法が挙げられる。この
ような方法によるとゲルの割れを防止でき、気泡の無
い、光学特性の優れた合成石英ガラスを高歩留で製造で
きる。
００℃まで加熱して焼結、ガラス化することにより、透
明な石英ガラスが得られる。アルコールからくる炭素を
効率的に除去するために、例えば２００℃から１２００
℃までの加熱を酸素雰囲気中で行い、１８００℃までの
加熱を不活性ガス雰囲気で行う方法が挙げられる。この
ような方法によるとゲルの割れを防止でき、気泡の無
い、光学特性の優れた合成石英ガラスを高歩留で製造で
きる。
【００１３】
【作用】ゲル中にＲＯＨ（ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアルキル
基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以上を合
計０．５〜１０重量％存在させることにより、ゲルの割
れが発生し易い５０〜２００℃の温度域での乾燥工程に
おいて、ゲルからの溶液分の蒸発が一度に起こることを
防止し、ゲルの割れを防止できると考えられる。
基）で表されるアルコールの少なくとも１種類以上を合
計０．５〜１０重量％存在させることにより、ゲルの割
れが発生し易い５０〜２００℃の温度域での乾燥工程に
おいて、ゲルからの溶液分の蒸発が一度に起こることを
防止し、ゲルの割れを防止できると考えられる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例、比較例に基づいて、本発明を
具体的に説明する。 実施例１ メタノ−ル溶液１リットル中に、水８モル、アンモニア
１モルを含む溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキシシ
ランを前記メタノール溶液１リットルに対し１モルを滴
下し、シリカ微粒子を含むシリカゾル溶液を合成した。
シリカゾル溶液中の溶媒を蒸発させ、水を加えることに
より、シリカ微粒子分を３０重量％に調節したシリカゾ
ル溶液を得た。このシリカゾル溶液中のメタノール濃度
は略１重量％であった。このシリカゾル溶液４５００ｇ
に撹拌条件下で、１−プロパノール、１−ペンタノー
ル、１−オクタノールそれぞれ１００ｇを添加した。次
いで、塩酸水溶液を加えｐＨを２．０に調節した後、撹
拌条件下でテトラメトキシシラン略１５００ｇを加え、
シリカゾル混合溶液を作製した。加えたテトラメトキシ
シランは水が存在する酸性条件下で加水分解された。そ
の後、このシリカゾル混合溶液にアンモニア水溶液を加
えてｐＨを４．８に調節した後、密閉可能な円筒型容器
にすばやく注型して静置すると略２時間でゲル化し、前
記３種類のアルコールを合計で略４．５重量％含んだ、
直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウエットゲルを
得た。このウエットゲルを合計２０個作製した。密閉容
器中のウエットゲルを室温で２日間、その後７０℃に昇
温して４日間放置すると、ゲルの脱水縮重合によってゲ
ルから水が放出された。この水を容器の外に捨てた後、
密閉容器の蓋の代わりに、小孔を開けた蓋をし、乾燥器
中７０℃にて３４０時間かけてゲルの乾燥を行った。次
いで、ゲルを容器から取り出し、大気中にて７０℃から
２００℃まで７０時間かけて昇温してゲルの乾燥を行っ
た。
具体的に説明する。 実施例１ メタノ−ル溶液１リットル中に、水８モル、アンモニア
１モルを含む溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキシシ
ランを前記メタノール溶液１リットルに対し１モルを滴
下し、シリカ微粒子を含むシリカゾル溶液を合成した。
シリカゾル溶液中の溶媒を蒸発させ、水を加えることに
より、シリカ微粒子分を３０重量％に調節したシリカゾ
ル溶液を得た。このシリカゾル溶液中のメタノール濃度
は略１重量％であった。このシリカゾル溶液４５００ｇ
に撹拌条件下で、１−プロパノール、１−ペンタノー
ル、１−オクタノールそれぞれ１００ｇを添加した。次
いで、塩酸水溶液を加えｐＨを２．０に調節した後、撹
拌条件下でテトラメトキシシラン略１５００ｇを加え、
シリカゾル混合溶液を作製した。加えたテトラメトキシ
シランは水が存在する酸性条件下で加水分解された。そ
の後、このシリカゾル混合溶液にアンモニア水溶液を加
えてｐＨを４．８に調節した後、密閉可能な円筒型容器
にすばやく注型して静置すると略２時間でゲル化し、前
記３種類のアルコールを合計で略４．５重量％含んだ、
直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウエットゲルを
得た。このウエットゲルを合計２０個作製した。密閉容
器中のウエットゲルを室温で２日間、その後７０℃に昇
温して４日間放置すると、ゲルの脱水縮重合によってゲ
ルから水が放出された。この水を容器の外に捨てた後、
密閉容器の蓋の代わりに、小孔を開けた蓋をし、乾燥器
中７０℃にて３４０時間かけてゲルの乾燥を行った。次
いで、ゲルを容器から取り出し、大気中にて７０℃から
２００℃まで７０時間かけて昇温してゲルの乾燥を行っ
た。
【００１５】続いて、酸素気流中にて９００℃まで約３
８０時間かけて段階的に加熱し、アルコールや水等のゲ
ルに残留する成分の除去を行った。更に、９００℃から
１１００℃まで、１×１０-2Ｔｏｒｒ以下の減圧下で約
３時間かけて加熱した後、１８００℃まで、２時間かけ
て段階的に加熱し、直径１２０ｍｍ、高さ１２０ｍｍの
透明な合成石英ガラスを作成した。ゲルの７０℃までの
乾燥工程、２００℃までの乾燥工程、９００℃までの加
熱工程、及び１８００℃まで加熱してガラス化する工程
のそれぞれの工程において割れの生じたゲルの個数を表
１に示した。得られた石英ガラスを光学研磨し、ガラス
中の気泡の個数を実体顕微鏡により観察した結果を表１
に示した。
８０時間かけて段階的に加熱し、アルコールや水等のゲ
ルに残留する成分の除去を行った。更に、９００℃から
１１００℃まで、１×１０-2Ｔｏｒｒ以下の減圧下で約
３時間かけて加熱した後、１８００℃まで、２時間かけ
て段階的に加熱し、直径１２０ｍｍ、高さ１２０ｍｍの
透明な合成石英ガラスを作成した。ゲルの７０℃までの
乾燥工程、２００℃までの乾燥工程、９００℃までの加
熱工程、及び１８００℃まで加熱してガラス化する工程
のそれぞれの工程において割れの生じたゲルの個数を表
１に示した。得られた石英ガラスを光学研磨し、ガラス
中の気泡の個数を実体顕微鏡により観察した結果を表１
に示した。
【００１６】実施例２ 実施例１のシリカゾル溶液４５００ｇに、撹拌条件下、
１−プロパノール６５０ｇを添加した。次いで、実施例
１と同様にしてゲル化させて１−プロパノールを略９．
２重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
１−プロパノール６５０ｇを添加した。次いで、実施例
１と同様にしてゲル化させて１−プロパノールを略９．
２重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
【００１７】実施例３ 実施例１のシリカゾル溶液４５００ｇに、撹拌条件下、
１−オクタノール３００ｇを添加した。次いで、実施例
１と同様にしてゲル化させ、１−オクタノールを略４．
５重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
１−オクタノール３００ｇを添加した。次いで、実施例
１と同様にしてゲル化させ、１−オクタノールを略４．
５重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
【００１８】比較例１ 実施例１のシリカゾル溶液４５００ｇに、塩酸水溶液を
加えｐＨを２．０に調節した後、撹拌条件下でテトラメ
トキシシラン略１５００ｇを加え、シリカゾル混合溶液
を作製した。シリカゾル混合溶液にアンモニア水溶液を
加えてｐＨを４．８に調節した後、密閉可能な円筒型容
器にすばやく注型して静置すると略２時間でゲル化し、
直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウエットゲルを
得た。ウェットゲルは合計２０個作製した。ゲルの乾燥
以降を実施例１と同様に行った。実施例１と同様に各工
程において割れの生じたゲルの個数、及びガラス中の気
泡の観察結果を表１に示した。
加えｐＨを２．０に調節した後、撹拌条件下でテトラメ
トキシシラン略１５００ｇを加え、シリカゾル混合溶液
を作製した。シリカゾル混合溶液にアンモニア水溶液を
加えてｐＨを４．８に調節した後、密閉可能な円筒型容
器にすばやく注型して静置すると略２時間でゲル化し、
直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウエットゲルを
得た。ウェットゲルは合計２０個作製した。ゲルの乾燥
以降を実施例１と同様に行った。実施例１と同様に各工
程において割れの生じたゲルの個数、及びガラス中の気
泡の観察結果を表１に示した。
【００１９】比較例２ 実施例１のシリカゾル溶液４５００ｇに、撹拌条件下、
１−ドデカノール３００ｇを添加した。これを、実施例
１と同様にしてゲル化させ、１−ドデカノールを略４．
５重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
１−ドデカノール３００ｇを添加した。これを、実施例
１と同様にしてゲル化させ、１−ドデカノールを略４．
５重量％含む直径略２００ｍｍ、高さ略２００ｍｍのウ
エットゲルを得た。ウェットゲルは合計２０個作製し
た。ゲルの乾燥以降を実施例１と同様に行った。実施例
１と同様に各工程において割れの生じたゲルの個数、及
びガラス中の気泡の観察結果を表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】ゾル−ゲル法による石英ガラスの製造に
おいて、ゲルの割れを効果的に防止し、気泡の無い光学
特性の優れた、レンズ、プリズム、ビ−ムスプリッタ、
分光器、ミラーなどの光学部品、フォトマスク基板、液
晶ディスプレイ用ＴＦＴ基板などに応用可能な合成石英
ガラスを、特に大型の石英ガラスを高歩留で製造するこ
とができる。
おいて、ゲルの割れを効果的に防止し、気泡の無い光学
特性の優れた、レンズ、プリズム、ビ−ムスプリッタ、
分光器、ミラーなどの光学部品、フォトマスク基板、液
晶ディスプレイ用ＴＦＴ基板などに応用可能な合成石英
ガラスを、特に大型の石英ガラスを高歩留で製造するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 初志 東京都杉並区下井草２−18−17 (72)発明者 片山 英孝 福岡県北九州市小倉南区新路寺701 (72)発明者 竹内 哲彦 長野県諏訪市大和３−３−５ セイコーエ プソン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 テトラメトキシシラン又はテトラエトキ
シシランと、シリカ微粒子を含むシリカゾル溶液とから
構成されるシリカゾル混合溶液からゾル−ゲル法により
ウエットゲルを得、これを乾燥、加熱処理して合成石英
ガラスを製造する方法において、前記ウエットゲル中に
ＲＯＨ（但し、ＲはＣ3 〜Ｃ8 のアルキル基）で表され
るアルコールが０．５〜１０重量％存在するように、ゲ
ル化前のシリカゾル混合溶液中に前記アルコールの少な
くとも１種類を存在させることを特徴とする合成石英ガ
ラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8910794A JPH07277743A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8910794A JPH07277743A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07277743A true JPH07277743A (ja) | 1995-10-24 |
Family
ID=13961676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8910794A Withdrawn JPH07277743A (ja) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07277743A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010125739A1 (ja) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2010137221A1 (ja) | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011007491A1 (ja) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011016177A1 (ja) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011045888A1 (ja) | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 信越石英株式会社 | シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法 |
| WO2013088617A1 (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | 信越石英株式会社 | 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法 |
| JP2017178650A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体の製造方法、エアロゲル複合体、エアロゲル複合体付き支持部材及び断熱材 |
| JP2017178643A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体の製造方法、エアロゲル複合体、エアロゲル複合体付き支持部材及び断熱材 |
| JPWO2017170534A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2019-02-07 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体パウダー |
| JPWO2017170498A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2019-02-07 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体、エアロゲル複合体付き支持部材及び断熱材 |
| WO2021135881A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种微光学玻璃器件的制备方法 |
| WO2021135882A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种微光学玻璃器件的制备方法 |
-
1994
- 1994-04-04 JP JP8910794A patent/JPH07277743A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8915097B2 (en) | 2009-04-28 | 2014-12-23 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd | Silica container and method for producing the same |
| US8420191B2 (en) | 2009-04-28 | 2013-04-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2010125739A1 (ja) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2010137221A1 (ja) | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| US8915096B2 (en) | 2009-05-26 | 2014-12-23 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US8420192B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-04-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US8733127B2 (en) | 2009-07-15 | 2014-05-27 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2011007491A1 (ja) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| US8815403B2 (en) | 2009-08-05 | 2014-08-26 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2011016177A1 (ja) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| US9145325B2 (en) | 2009-08-05 | 2015-09-29 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US8460769B2 (en) | 2009-10-14 | 2013-06-11 | Shin-Estu Quartz Products Co., Ltd. | Powdered silica, silica container, and method for producing them |
| WO2011045888A1 (ja) | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 信越石英株式会社 | シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法 |
| WO2013088617A1 (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | 信越石英株式会社 | 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法 |
| US9382640B2 (en) | 2011-12-12 | 2016-07-05 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Single crystal silicon pulling silica container and manufacturing method thereof |
| JP2017178650A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体の製造方法、エアロゲル複合体、エアロゲル複合体付き支持部材及び断熱材 |
| JP2017178643A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体の製造方法、エアロゲル複合体、エアロゲル複合体付き支持部材及び断熱材 |
| JPWO2017170534A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2019-02-07 | 日立化成株式会社 | エアロゲル複合体パウダー |
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| WO2021135881A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种微光学玻璃器件的制备方法 |
| WO2021135882A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种微光学玻璃器件的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040622 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20040722 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |