JPH0735264B2 - 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

Publication number
JPH0735264B2
JPH0735264B2 JP29963990A JP29963990A JPH0735264B2 JP H0735264 B2 JPH0735264 B2 JP H0735264B2 JP 29963990 A JP29963990 A JP 29963990A JP 29963990 A JP29963990 A JP 29963990A JP H0735264 B2 JPH0735264 B2 JP H0735264B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz glass
heating
synthetic quartz
colloidal silica
silica
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29963990A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04170335A (ja
Inventor
政俊 滝田
和雄 代田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP29963990A priority Critical patent/JPH0735264B2/ja
Publication of JPH04170335A publication Critical patent/JPH04170335A/ja
Publication of JPH0735264B2 publication Critical patent/JPH0735264B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads
    • C03B19/1005Forming solid beads
    • C03B19/106Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction
    • C03B19/1065Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction by liquid phase reactions, e.g. by means of a gel phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/06Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/06Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
    • C03B19/066Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction for the production of quartz or fused silica articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は合成石英ガラスの製造方法、特には超高純度で
完全無泡であり、OH基含有量が極端に少なく、高粘性で
脈理、粒状構造がないことから、半導体熱処理用部材、
光学部品などに有用とされる、合成石英ガラスの製造方
法に関するのである。
(従来の技術) 従来、半導体用の熱処理部材としては、OH基含有量の非
常に低い石英ガラスを得るということから、天然の水晶
片を10-3〜10-4トールで2,050〜2,100℃に加熱して溶融
し、良質の赤外線透過用の石英ガラスを製造するという
方法が行なわれているが、これには天然水晶から作られ
るものであるということから純度に限界があり、さらに
これが粒状構造をもつ不均一体であることから光学用に
は適さないという不利がある。
(発明が解決しようとする課題) そのため、この石英ガラスの製造については近時アルコ
キシシランの加水分解により得られたシリカを焼結する
という、いわゆるゾルーゲルによる方法が種々提案され
ており、これについてはアルキルシリケートを加水分解
して得たシリカ粉を加圧成形し、ハロゲン純化してから
真空中で1,600〜1,850℃で焼結する方法(特開昭51−77
612号公報参照)、合成クリストバライト粉を真空焼結
してガラス化する方法(特開昭61−58824号公報参
照)、アルコキシシランの加水分解で得たシリカゲルを
湿式粉砕して多孔体とし、真空中において1,600℃以上
で加熱処理する方法(特開昭平2−34528号公報参照)
などが公知とされているが合成シリカ粉の真空焼結でカ
サ比重を向上させた合成石英ガラスはOH基含有が多く、
外観的にも多くの問題をかかえたものになるという不利
がある。
(課題を解決するための手段) 本発明はこのような不利を解決した合成石英ガラスの製
造方法に関するものであり、これはA)メチルシリケー
トをアンモニア水の存在下で加水分解して凝集コロイダ
ルシリカを生成する工程、B)凝集コロイダルシリカを
酸化性雰囲気で加熱して脱炭素する工程、C)カーボン
型に詰め、重石を上にのせ、炉内を不活性ガスまたは還
元性ガス雰囲気下とし、1,200〜1,400℃に加熱する工
程、D)10-1トール以下の圧力下で1,500〜1,700℃に加
熱する工程、およびE)常圧または加圧下に1,800〜2,0
00℃に加熱する工程、よりなることを特徴とするもので
ある。
すなわち、本発明者らは高純度で泡や不純物がなく、か
つはOH基含有量が少なく高粘性で、粒状構造のない合成
石英ガラスを製造する方法について種々検討した結果、
メチルシリケートを始発材としてこれをアンモニア水の
存在下で加水分解して凝集コロイダルシリカを作り、こ
れを酸化性雰囲気で加熱すれば有機物を除去したものが
得られるし、このシリカをカーボン型に入れて重石を上
にのせて不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気で加
熱するとカサ比重が大きく、泡のないシリカが得られる
こと、またついでこれを減圧下に加熱するとシリカの閉
孔化が行なわれ、ついでこれを常圧または加圧下に加熱
すると泡を全く含まず、OH基量の極めて少ない、高粘性
で粒状構造のない合成石英ガラスを容易に得ることがで
きることを見出し、各工程における処理条件などについ
ての研究を進めて本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
(作用) 本発明は高純度で無泡であり、OH基含有量が少なく高粘
性で、粒状構造もない合成石英ガラスの製造方法に関す
るものであり、これは以下のA)〜E)工程からなるも
のである。
本発明のA)工程はアルコキシシランから凝集コロイダ
ルシリカを生成する工程に関するものでるが、このアル
コキシシランとしては反応性に富み、無溶剤でも反応を
起し、シリカ濃度を高めることができることからコスト
にも有利となるメチルシリケートが選択される。このメ
チルシリケートはアンモニア水の存在下の加水分解で凝
集コロイダルシリカとされるのであるが、この凝集コロ
イダルシリカは自然に1日程度で沈降するので、沈降し
たら上澄みを分離し、さらに遠心脱水機で捕集すればよ
いが、この脱水機のろ布はポリプロピレン製の800メッ
シュ以下のものとすることが望ましいし、このものはさ
らにこの状態で超純水で数回洗浄すると、余分な溶剤や
アンモニア、未反応のメトキシ基などが除去できるの
で、純度を数段向上させることができるという利点が与
えられる。
本発明のB)工程はこのようにして得た凝集コロイダル
シリカを酸化性雰囲気で加熱して脱炭素するものである
が、これは例えば空気中または酸素ガス雰囲気中におい
て凝集コロイダルシリカを室温から1,000℃程度まで昇
温すればよく、これによれば凝集コロイダルシリカ中に
含有されていた有機物が完全に酸化除去されるので、こ
のものは脱炭素されて完全に無機化される。
また、この際必要に応じ適宜凝集コロイダルシリカを80
0〜1,000℃でハロゲン処理して純度の向上を計ることも
可能であり、これはB)工程の最後にここにCl2ガスま
たHClガスを通せばよいが、これによれば凝集コロイダ
ルシリカがさらに高純度化された合成石英ガラスが得ら
れる。しかし、この処理温度はCl2ガスの場合は低くて
も効果があり、HClガスの場合には1,000℃以上とする必
要があるが、800℃以下では純化効率が良くないし、1,1
00℃以上とすると粉体が収縮して微粉となるために800
〜1,100℃の範囲とすることが必要とされる。なお、こ
の熱処理はB)工程の脱炭素工程と同じ処理となるが、
これはHClガス存在下で1,000℃で1時間程度とすること
がよい。
本発明のC)工程はこのように処理された凝集コロイダ
ルシリカをカーボン型に詰め、重石を上にのせ、不活性
ガス雰囲気または還元性雰囲気下に1,200〜1,400℃に加
熱するものであるが、この際、カーボン型に凝集コロイ
ダルシリカを充填した上に、カーボン質などの重石を載
せることによりカーボン型に充填された凝集コロイダル
シリカがカーボン型の径に完全に一致したものとなる
し、そのカサ比重がさらに向上される。この凝集コロイ
ダルシリカのカサ比重は火炎加水分解法で生成したシリ
カのカサ比重が0.4〜0.5g/cm3であるのに対し、0.7〜0.
8g/cm3とされているが、これをヘリウム(He)ガスまた
はアルゴン(Ar)ガスなどの不活性ガス雰囲気または水
素ガス(H2)ガスのような還元性ガスの雰囲気下で1,20
0〜1,400℃に加熱するとこのものはそのカサ比重が0.9
〜1.0g/cm3になる。この温度は成型した寸法に依存し、
この寸法(径)が小さいときには1,200℃でよく、径が
大きくなると共に、1,350〜1,400℃とする必要がある
が、1,200℃以下ではカサ比重が殆んど変りなく、1,400
℃以上とすると側面から閉孔化が始まって泡がぬけなく
なるので、この温度は成型寸法(特に径寸法)に応じて
1,200〜1,400℃とし、保持時間を変えていくことが好ま
しい。
また、前工程においてハロゲン処理したものは非常に焼
結し難いので、これはこの雰囲気をHeガス雰囲気とし、
1,300〜1,400で4〜5時間かけて行なうことがよく、こ
れによれば粒子表面に残っているアルカリ性不純物が除
去されて換わりにハロゲン分子が吸着される。なお、こ
のものを非常に長尺の寸法に焼結させるためには温度を
1,400℃近くまで昇温してゾーンシンタリング的に行な
えば同じ効果を得ることができる。
つぎに本発明におけるD)工程はこのようにしてカサ比
重が0.9〜1.0g/cm3にまで上昇されたものを10-1トール
以下の減圧下で1,500〜1,700℃に加熱するのであるが、
これによればシリカが完全に閉孔化される。
しかし、この加熱はゆっくり昇温すると焼結閉孔化が外
側から始まって泡を除去することができなくなるので、
10℃/分以上の昇温速度で昇温させて1.650℃前後で行
なうことがよい。
また、本発明におけるE)工程はこのD)工程で処理し
たシリカを減圧から常圧または加圧下として1.800〜2,0
00℃に加熱するものであるが、この加熱は窒素ガス雰囲
気のような不活性ガス雰囲気とすることがよい。この加
熱によりシリカは溶融されて石英となるのであるが、1,
800℃以下では若干の直径10〜50μm程度の泡が存在す
るようになるし、2,000℃以上とすると石英の揮散が大
きくなり、ガラスが還元されてシリコンとなってカーボ
ン型と反応して型に固着するようになるので、この加熱
温度は1,800〜2,000℃の範囲とする必要があるが、これ
は1,900〜1,950℃とすることが好ましい。
なお、このA)〜E)工程によってメチルシリケートは
合成石英ガラスとされるのであるが、これによれば凝集
コロイダルシリカが高純度で泡がなく、カサ比重の高い
ものとなり、これを焼結、溶融して得られる合成石英ガ
ラスは高純度で完全無泡であり、OH基含有量が極端に少
なく、高粘性で脈理、粒状構造もないものとなるので、
このものは半導体熱処理用部材、光学部品用として有用
とされる。
(実施例) つぎに本発明の実施例および比較例をあげる。
実施例、比較例1〜2 5の連続フラスコにメチルシリケート26.5/時と2
0.5%のアンモニア水・ELグレード[大盛加工(株)製
商品名]26.5/時とを5.8/時の適下速度で同時適
下したところ、10kg/時で凝集コロイダルシリカが得ら
れたので、これを一旦放置してからポリプロピレン製1,
000#のろ布を設けた遠心脱水機で固液分離をし、つい
で超純水で5回洗浄した。
この凝集コロイダルシリカを石英ガラス炉芯管に詰め、
酸素ガス雰囲気下で室温から1,000℃まで10時間かけて
昇温したのち、酸素ガス雰囲気を窒素ガス雰囲気と換
え、HClガスを10cc/分の割合で流し、1時間加熱してハ
ロゲン処理を行ない、雰囲気をHCl−N2からO2に戻して
降温した。
ついで、この粉末をポリプロピレン製の150メッシュの
網で篩別したのち、この1kgを外径140mmφ、内径120mm
φ、高さ300mmの3分割型のカーボン型に充填し、この
粉の上にカーボン製の重石177mmφ、高さ50mm(650g)
を載せ、これをカーボンヒーター付の電気炉内に設置
し、炉内をヘリウム(He)ガスで置換したのち1,300℃
までで1時間で昇温させ4時間保持した。
つぎにこの炉内を真空ポンプを使用して5×10-2トール
まで減圧し、1,650℃まで30分間で昇温させて2時間保
持したのち減圧を解除し、1,950℃まで1時間で昇温さ
せ30分間保持してから放冷して製品を取り出したとこ
ろ、寸法が120mmφ×厚さ40mmの計算通りの合成石英ガ
ラスが得られ、このものは第1表に示したとおりの物性
を示した。
なお、比較のために天然水晶を10-4トール、2,000℃で
真空溶融した石英ガラス(比較例1)および四塩化けい
素の酸水素溶融で製造した合成石英ガラス(比較例2)
についてその物性をしらべたところ、第1表に併記した
とおりの結果が得られた。
(発明の効果) 本発明は合成石英ガラスの製造方法に関するものであ
り、これは前記したようにA)メチルシリケートをアン
モニア水の存在下で加水分解して凝集コロイダルシリカ
を製造する工程、B)該シリカを酸化性雰囲気で加熱し
て脱炭素する工程、C)カーボン型に詰め、重石を上に
のせ、炉内を不活性ガスまた還元性ガス雰囲気とし、1,
200〜1,400℃で加熱する工程、D)10-1トール以下の圧
力下で1,500〜1,700℃に加熱する工程、E)常圧または
加圧下に1,800〜2,000℃に加熱する工程、よりなること
を特徴とするものであるが、これによれば超高純度で完
全無泡であり、OH基含有量が少なく、高粘度で脈理、粒
状構造のない合成石英ガラスを容易に得ることができる
ので、半導体熱処理部材、光学用品などに有用とされる
合成石英ガラスを工業的に有利に得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A) メチルシリケートをアンモニア水の
    存在下で加水分解して凝集コロイダルシリカを製造する
    工程、 B) 凝集コロイダルシリカを酸化性雰囲気で加熱して
    脱炭素する工程、 C) カーボン型に詰め、重石を上にのせ、炉内を不活
    性ガスまたは還元性ガス雰囲気下とし1,200〜1,400℃に
    加熱する工程、 D) 10-1トール以下の圧力下で1,500〜1,700℃に加熱
    する工程 および E) 常圧または加圧下に1,800〜2,000℃に加熱する工
    程 よりなることを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。
JP29963990A 1990-11-05 1990-11-05 合成石英ガラスの製造方法 Expired - Fee Related JPH0735264B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29963990A JPH0735264B2 (ja) 1990-11-05 1990-11-05 合成石英ガラスの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29963990A JPH0735264B2 (ja) 1990-11-05 1990-11-05 合成石英ガラスの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04170335A JPH04170335A (ja) 1992-06-18
JPH0735264B2 true JPH0735264B2 (ja) 1995-04-19

Family

ID=17875193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29963990A Expired - Fee Related JPH0735264B2 (ja) 1990-11-05 1990-11-05 合成石英ガラスの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0735264B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04170335A (ja) 1992-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4979973A (en) Preparation of fused silica glass by hydrolysis of methyl silicate
US20030121283A1 (en) Optical glass silica soot particles and method of making same
JP3092675B2 (ja) オキシナイトライドガラス及びその製造方法
JPH0826742A (ja) 合成石英ガラス粉
WO1987005286A1 (fr) Procede de fabrication de verre
JP4455030B2 (ja) 透明合成石英ガラスの製造方法
JPH0735264B2 (ja) 合成石英ガラスの製造方法
JPH0280329A (ja) 合成石英ガラスの製造方法
EP0767761B1 (en) Sintered quartz glass products and methods for making same
JPH03109223A (ja) 石英ガラスおよびその製造方法
JPS63201025A (ja) 高純度透明ガラスの製造方法及び製造装置
JPH04338122A (ja) 無水合成石英ガラスの製造方法
JP3092626B2 (ja) 石英ガラスの製造方法
JPH04238824A (ja) 光学用高粘度合成石英ガラスの製造方法
JPH035329A (ja) 合成石英ガラスの製造方法
JPH05270848A (ja) 合成石英ガラス部材成形品の製造方法
JPH0567575B2 (ja)
JPH0264027A (ja) 石英ガラスの製造方法
JPH0517122A (ja) 合成シリカ粉の製造方法
JPH0662308B2 (ja) 溶融ガラス体の製造方法
JPH02208230A (ja) 高純度・高粘性シリカガラスの製造方法
JPH04182321A (ja) 合成石英ガラス溶接棒およびその製造方法
JP2723643B2 (ja) 合成石英ガラスルツボの製造方法
JPH0745326B2 (ja) 合成石英ガラスインゴットの製造方法および合成石英ルツボ
JPH0563416B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees