JPH0825757B2 - シリカガラスの製造法 - Google Patents
シリカガラスの製造法Info
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- JPH0825757B2 JPH0825757B2 JP16192788A JP16192788A JPH0825757B2 JP H0825757 B2 JPH0825757 B2 JP H0825757B2 JP 16192788 A JP16192788 A JP 16192788A JP 16192788 A JP16192788 A JP 16192788A JP H0825757 B2 JPH0825757 B2 JP H0825757B2
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学用、半導体工業用、電子工業用、理化学
用等に使用されるシリカガラスの製造法に関する。
用等に使用されるシリカガラスの製造法に関する。
（従来の技術） 近年、シリカガラスの新たな製造法として注目をあび
ているのが、ゾル−ゲル法である。
ているのが、ゾル−ゲル法である。
ゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造法は次の通り
である。
である。
一般式Si（OR）４（但しＲはアルキル基を表す）で示
されるシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物、
例えば （RO）3Si（OSi（OR））nOSi（OR）３（ｎ＝０〜８） に水（あらかじめ触媒として酸、アルカリを加えておい
てもよい）を加え、加水分解しシリカヒドロゾルとす
る。この時、シリコンアルコキシドと水とが均一な系と
なる様に溶媒として適当なアルコールを加えてもよい。
このシリカゾル溶液を静置、昇温、ゲル化剤添加等によ
りゲル化させる。その後、ゲルを乾燥することによりシ
リカゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気中で焼結
することによりシリカガラスを得る。
されるシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物、
例えば （RO）3Si（OSi（OR））nOSi（OR）３（ｎ＝０〜８） に水（あらかじめ触媒として酸、アルカリを加えておい
てもよい）を加え、加水分解しシリカヒドロゾルとす
る。この時、シリコンアルコキシドと水とが均一な系と
なる様に溶媒として適当なアルコールを加えてもよい。
このシリカゾル溶液を静置、昇温、ゲル化剤添加等によ
りゲル化させる。その後、ゲルを乾燥することによりシ
リカゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気中で焼結
することによりシリカガラスを得る。
このゾル−ゲル法には以下の特長がある。
（１）SiCl4等を原料とする火炎加水分解等により生成
するスートを焼結してガラス化する従来の気相化学蒸着
法よりも低温で製造できるため、省エネルギーで低コス
ト化できる。
するスートを焼結してガラス化する従来の気相化学蒸着
法よりも低温で製造できるため、省エネルギーで低コス
ト化できる。
（２）原料として液体状態で使用可能のため、精製が容
易に行え高純度化できる。
易に行え高純度化できる。
（３）室温で液相混合できるため、他成分と混合した場
合も均質かガラスができる。
合も均質かガラスができる。
このように種々の特長をもつゾル−ゲル法によるシリ
カガラスの製造にもまだ未解決の問題が残されている。
カガラスの製造にもまだ未解決の問題が残されている。
特にゲルを乾燥する過程でゲルにクラックや割れが発
生し易く、モノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留りよく
製造することが困難であるという問題である。クラック
や割れの発生する原因の一つにゲル乾燥時に水やアルコ
ール等の蒸発に伴いゲル中に応力が発生し、この応力が
ゲルの強度より大きいとゲルはクラックや割れが発生す
ると考えられている。またこの応力は次式 ΔＰ＝γcosθ/r （ΔＰ＝応力、γ＝表面張力、θ＝ぬれ角、ｒ＝細孔
径）で表されるように、表面張力が大きい程また細孔径
が小さい程大きくなる。
生し易く、モノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留りよく
製造することが困難であるという問題である。クラック
や割れの発生する原因の一つにゲル乾燥時に水やアルコ
ール等の蒸発に伴いゲル中に応力が発生し、この応力が
ゲルの強度より大きいとゲルはクラックや割れが発生す
ると考えられている。またこの応力は次式 ΔＰ＝γcosθ/r （ΔＰ＝応力、γ＝表面張力、θ＝ぬれ角、ｒ＝細孔
径）で表されるように、表面張力が大きい程また細孔径
が小さい程大きくなる。
そこでこのような割れやクラックを防止する方法とし
て、ゾル溶液中の水の量を多くしてゲル強度を上げる方
法、加水分解温度を高くして細孔径を大きくする方法な
どの方策が講じられている。
て、ゾル溶液中の水の量を多くしてゲル強度を上げる方
法、加水分解温度を高くして細孔径を大きくする方法な
どの方策が講じられている。
又、特開昭61−183129号公報には、割れやクラックを
防止するため沸点が水より高い溶媒、例えば１−ブタノ
ール、１−ベンタノール、１−ヘキサノール、トルエン
をシリコンアルコキシドに添加する方法が提案されてい
る。
防止するため沸点が水より高い溶媒、例えば１−ブタノ
ール、１−ベンタノール、１−ヘキサノール、トルエン
をシリコンアルコキシドに添加する方法が提案されてい
る。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の方法ではいずれも十分に大きな乾
燥ゲル体を得るのは困難で、シリカガラス体となった時
の寸法があまり大きなものは得られなかった。
燥ゲル体を得るのは困難で、シリカガラス体となった時
の寸法があまり大きなものは得られなかった。
本発明は、クラックや割れの発生しないシリカガラス
の製造を提供するものである。
の製造を提供するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、ゲル乾燥中、水やアルコール等の蒸発に伴
って発生する応力がクラックや割れの一因になるものと
考え、このような大きな応力の発生を回避するために、
シリコンアルコキシドの溶媒として、N,N−ジメチルア
セトアミドを用いるものである。
って発生する応力がクラックや割れの一因になるものと
考え、このような大きな応力の発生を回避するために、
シリコンアルコキシドの溶媒として、N,N−ジメチルア
セトアミドを用いるものである。
本発明に用いるシリコンアルコキシドはシリコンアル
コキシド単量体のみでなく重縮合物を用いてもよい、例
えば （CH3O）3Si（OSi（OCH3）２）nOSi（OCH3）３（ｎ＝０
〜８） を挙げることができる。これらは一種でも複数でも使用
可能である。シリコンアルコキシドのアルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基等が好ましい。
コキシド単量体のみでなく重縮合物を用いてもよい、例
えば （CH3O）3Si（OSi（OCH3）２）nOSi（OCH3）３（ｎ＝０
〜８） を挙げることができる。これらは一種でも複数でも使用
可能である。シリコンアルコキシドのアルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基等が好ましい。
加水分解のために加える水は予め触媒として塩酸、硝
酸などの鉱酸、ギ酸、酢酸などの有機酸、また塩基とし
てアンモニアばかりでなくエチレンジアミンなどの有機
塩基を加えておいても良い。
酸などの鉱酸、ギ酸、酢酸などの有機酸、また塩基とし
てアンモニアばかりでなくエチレンジアミンなどの有機
塩基を加えておいても良い。
シリコンアルコキシドに添加するジアセトンアルコー
ルの添加量はシリコンアルコキシドに対して0.1〜5.0倍
（モル比）が好ましい。また通常使用されるエタノール
等のアルコールを併用することもできる。
ルの添加量はシリコンアルコキシドに対して0.1〜5.0倍
（モル比）が好ましい。また通常使用されるエタノール
等のアルコールを併用することもできる。
シリコンアルコキシドとジアセトンアルコール及び水
とは生成するゾルをできるだけ均一なものとするために
スターラなどを用いてよく混合する。また超音波を照射
してもよい。ゾル調整時にシリカの微粒子を加えても良
い。
とは生成するゾルをできるだけ均一なものとするために
スターラなどを用いてよく混合する。また超音波を照射
してもよい。ゾル調整時にシリカの微粒子を加えても良
い。
生成したゾル溶液は手早く他の容器に移してゲル化さ
せる。ゲル化時には生成したゲルからの溶媒の発散を防
ぐために容器を密封することが好ましく、またゲル化時
の温度は０℃以上が好ましい。
せる。ゲル化時には生成したゲルからの溶媒の発散を防
ぐために容器を密封することが好ましく、またゲル化時
の温度は０℃以上が好ましい。
乾燥する工程では穴のある蓋に代えて、適当な雰囲気
下で乾燥収縮固化させて乾燥ゲルとする。その後ゲル−
ゾル法で焼結することによりシリカガラスを製造する。
下で乾燥収縮固化させて乾燥ゲルとする。その後ゲル−
ゾル法で焼結することによりシリカガラスを製造する。
ゲル化する工程、乾燥する工程、焼結する工程は一般
に用いられる条件が使用される。例えばそれぞれ、０℃
〜100℃で数分〜数10日放置、室温〜100℃で数時間〜数
10日放置、適当な雰囲気下で1000〜1300℃に50〜200℃
／時間の昇温速度で加熱する等である。
に用いられる条件が使用される。例えばそれぞれ、０℃
〜100℃で数分〜数10日放置、室温〜100℃で数時間〜数
10日放置、適当な雰囲気下で1000〜1300℃に50〜200℃
／時間の昇温速度で加熱する等である。
実施例１ シリコンテトラメトキシド（Si（OCH3）４）:N,N−ジ
メチルアセトアミド（CH3CON（CH3）２）＝1:1のモル比
になるように調整し、メタノールをN,N−ジメチルアセ
トアミドと同量加えて撹拌し均一溶液とした。この溶液
に濃度が0.01mol/のアンモニア水をSi（OCH3）41モル
に対し４モル加え充分混合してシリカゾルを得た。得ら
れたゾルを直径150mmのテフロンをコーティングしたガ
ラスシャーレに深さ10mmまで入れ密封して室温でゲル化
した。ゲル化した後穴のある蓋に代えて60℃で10日間乾
燥、その後170℃まで30℃／日で昇温し乾燥してクラッ
クや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲルを空気中
1250℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱してクラックや
発泡などのないシリカガラスを得た。このシリカガラス
には失透や気泡はなく品質の高いものである。又分析の
結果、このシリカガラスは市販のシリカガラスとその特
性が一致した。
メチルアセトアミド（CH3CON（CH3）２）＝1:1のモル比
になるように調整し、メタノールをN,N−ジメチルアセ
トアミドと同量加えて撹拌し均一溶液とした。この溶液
に濃度が0.01mol/のアンモニア水をSi（OCH3）41モル
に対し４モル加え充分混合してシリカゾルを得た。得ら
れたゾルを直径150mmのテフロンをコーティングしたガ
ラスシャーレに深さ10mmまで入れ密封して室温でゲル化
した。ゲル化した後穴のある蓋に代えて60℃で10日間乾
燥、その後170℃まで30℃／日で昇温し乾燥してクラッ
クや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲルを空気中
1250℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱してクラックや
発泡などのないシリカガラスを得た。このシリカガラス
には失透や気泡はなく品質の高いものである。又分析の
結果、このシリカガラスは市販のシリカガラスとその特
性が一致した。
実施例２ シリコンテトラメトキシド（Si（OCH3）4:N,N−ジメ
チルアセトアミド（CH3CON（CH3）２＝2:1のモル比にな
るように調整し、エタノールをN,N−ジメチルアセトア
ミドの半量加えて撹拌し均一溶液とした。この溶液に濃
度が0.01mol/のアンモニア水をSi（OCH3）41モルに対
し４モル加え、充分混合してシリカゾルを得た。得られ
たゾルを直径150mmのテフロンをコーティングしたガラ
スシャーレに深さ10mmまで入れ密封して室温でゲル化し
た。ゲル化した後、穴のある蓋に代えて60℃で10日間乾
燥、その後170℃まで30℃／日の速度で昇温し乾燥して
クラックや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲルを
空気中1250℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱してクラ
ックや発泡などのないシリカガラスを得た。このシリカ
ガラスには失透や気泡はなく品質の高いものである。又
分析の結果、このシリカガラスは市販のシリカガラスと
その特性が一致した。
チルアセトアミド（CH3CON（CH3）２＝2:1のモル比にな
るように調整し、エタノールをN,N−ジメチルアセトア
ミドの半量加えて撹拌し均一溶液とした。この溶液に濃
度が0.01mol/のアンモニア水をSi（OCH3）41モルに対
し４モル加え、充分混合してシリカゾルを得た。得られ
たゾルを直径150mmのテフロンをコーティングしたガラ
スシャーレに深さ10mmまで入れ密封して室温でゲル化し
た。ゲル化した後、穴のある蓋に代えて60℃で10日間乾
燥、その後170℃まで30℃／日の速度で昇温し乾燥して
クラックや割れのない乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲルを
空気中1250℃まで60℃／時間の速度で昇温加熱してクラ
ックや発泡などのないシリカガラスを得た。このシリカ
ガラスには失透や気泡はなく品質の高いものである。又
分析の結果、このシリカガラスは市販のシリカガラスと
その特性が一致した。
（発明の効果） 本発明によれば、大型のシリカガラスをゾル−ゲル法
によりクラックや割れを発生することなく、容易に製造
が可能となる。その大きさは基本的には制約がなく形状
も板状の物に限らず棒状、管状のものも製造可能となり
従来よりも安価に製造することができる。
によりクラックや割れを発生することなく、容易に製造
が可能となる。その大きさは基本的には制約がなく形状
も板状の物に限らず棒状、管状のものも製造可能となり
従来よりも安価に製造することができる。
又、本発明によりシリカガラスは従来より安価に製造
できるため、従来から使用されてきたIC製造用フォトマ
スク基材等の分野はもちろんのこと、これまで高価格の
ため使用されていなかった分野での需要の拡大も可能と
なる。
できるため、従来から使用されてきたIC製造用フォトマ
スク基材等の分野はもちろんのこと、これまで高価格の
ため使用されていなかった分野での需要の拡大も可能と
なる。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンアルコキシドを加水分解してゾル
溶液とする工程、ゾルをゲル化する工程、ゲルを乾燥す
る工程及び焼成する工程とからなるシリカガラスの製造
において、ゾル溶液とする工程でN,N−ジメチルアセト
アミドを添加することを特徴とするシリカガラスの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192788A JPH0825757B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | シリカガラスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192788A JPH0825757B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | シリカガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0214835A JPH0214835A (ja) | 1990-01-18 |
| JPH0825757B2 true JPH0825757B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=15744682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16192788A Expired - Lifetime JPH0825757B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | シリカガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825757B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345519A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 液相からのガラスの製造方法 |
| WO1996004210A1 (en) * | 1994-08-04 | 1996-02-15 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Process for producing silica glass |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP16192788A patent/JPH0825757B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0214835A (ja) | 1990-01-18 |
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