JPS6126524A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

石英ガラスの製造方法

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JPS6126524A
JPS6126524A JP14729284A JP14729284A JPS6126524A JP S6126524 A JPS6126524 A JP S6126524A JP 14729284 A JP14729284 A JP 14729284A JP 14729284 A JP14729284 A JP 14729284A JP S6126524 A JPS6126524 A JP S6126524A
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quartz glass
sol
sintering
producing quartz
producing
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JP14729284A
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Satoru Miyashita
悟 宮下
Sadao Kanbe
貞男 神戸
Motoyuki Toki
元幸 土岐
Tetsuhiko Takeuchi
哲彦 竹内
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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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)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はゾル−ゲル法による石英ガラスの製造1餠に関
する。
〔従来技術〕
石英ガラスはIC製造行程中でるつぼやボード、拡散炉
等に使用されるようになり、その有用性がしめられ、更
に水酸基の少ないものや光学的均一性の良いものが開発
されたことによって、各種の光学的用途に使用されるよ
うになシ、特に光通信用の石英ガラスファイバーが最近
注目されている。
このように石英ガラスは種々の分野で使用され。
その利用範囲も広がっている。しかし、石英ガラスの製
造コストは高く、高価なことが問題になっている。安価
で高品質の石英ガラスを製造する方法として、ゾル−ゲ
ル法が試みられている。
ゾル−ゲル法を用いて歩留シ良(1,大型の石英ガラス
を得る方法として、アルキルシリケートを加水分解した
ゾル中に超微粉末シリカを加え、更にPHを3〜6に調
整した後、50〜90℃で乾燥し、焼結する方法がある
。ドライゲル作製中の割れの問題と、焼結中の割れやク
ラックの間[−同時に解決したものであり、かなり大き
な石英ガラス(41nchφ以上)が低コストで製造で
きるようになった。
ところが焼結が終了し完全に透明化する以前に、既に発
泡や結晶化が始まってしまい、高品質の石英ガラスを望
めないのが現状である。また焼結雰囲気を変えたり、過
密状態で焼結する場合、クラックが生成しやすぐなる現
象が観察されている。
これらの焼結過程で発生する諸問題を、侶(結プログラ
ムによる操作では完全に削除することができない。超微
粉末シリカの分散条件やゲルの乾燥条件によっても、効
果的な方法は研立されていない。
〔目的〕
本発明はこのような問題点を解決するもので、焼結過程
でクラックが生成したり、発泡や結晶化することなく、
高品質の石英ガラスも製造する方法を樺供することにあ
る。
〔概要〕
本発明の石英ガラスの製造方法は、少くともアルキルシ
リケートおよび超微粉末シリカを原料とするゾル−ゲル
法による石英ガラスの製造方法において、ゲル化前に金
属元素を焼結後の石英ガラス重量に対し50ppm以下
添加し、均一に分散させることを特徴とする。
添加元素は効果が太きく安価なN s、 、 K 、 
Ca等のアルカリ金属、及びアルカリ土金属が適当であ
る。添加量は石英ガラスの純度や結晶化を考慮すると、
焼結後の石英ガラス重量に対し0.5〜5ppmが適当
である。添加方法は、塩化物等の金属塩を純水に溶解さ
せイオン状態としてからゾル中に滴下し、撹拌すると計
算量の元素を均一に添加でき、PHへの影響もほとんど
ない為有効である。
〔実施例〕
以下、本発明について実施例に基づき詳細に説明する。
実施例1゜ エチルシリケート440mj!と0.05規定塩酸水溶
液560 mlを激しく撹拌し、無色透明の均一溶液を
得た後、そこにシリカ微粉末(AerOL3j、1゜0
X−5’0 ) 150 S’を徐々に添加し、充分に
撹拌した(以後ゾルAと呼ぶ)。それとは別にN a、
 CI 0.01係水溶液を調整し、ゾルハ中に34m
1(NFI / 5i02 =5 pprn )a下し
た稜、10分間撹拌した。さらにアンモニア水を滴下し
てP H4,5に調整した後、5007秤量して直径、
20Crnのテフロン容器に移した。
ピンホールの開いた蓋をし、60℃で乾燥させてドライ
ゲルを得た。焼結炉に移し180℃/hrの昇温速度で
1200℃壕で加熱すると完全に透明化し、直径101
:nnの石英ガラスが製造できた。
1300℃壕で加熱しても発泡や結晶化は見られなかっ
た。
石英ガラスを溶解させ、原子吸光分析を行なったところ
N8の含有率は約4ppmで、添加量より少ない値を示
した。筐たIMA(イオンマイクロアナライ−(J’ 
−)で表面純度を測テしたところ、N8は表面付近に偏
在していることがわかった。
表面から1で研磨した面からは、はとんどN8が検串ジ
れなかった。
実施例2゜ ゾルAにC! RC12n、o 1 %水溶液57me
(Ca/s+n2=5ppm)を滴下し10分間撹拌し
てから、アンモニア水でP H4,5に調整した。
その後実施例1と同様の処理を行ない、ドライゲルを加
熱したところ、1200℃で完全に透明化、した。やは
り1600℃以下では発泡や結晶化が卿られなかった。
すV 施例 ろ。
ゾルA、 Ic N a、 CI 0.01 %水溶液
7 ml (N a /R102=1 ppm )(r
滴下し10分間撹拌してから、アンモニア水でP H4
,5に調整した。その後実施例1と同様の処理を行ない
、ドライゲルを1200℃贅で加熱し% 30分l¥i
l保持し、たところ完全に透明化した。1300℃筐で
加熱シ、でも発泡や結晶化は見られなかった。
実施例4 ゾルA Ic N Fl、 Ol O,01%水溶液6
9 tn/ (N a/5ioz=10T1r+m)f
jC@下し10分間摺呻してから、アンモニア水でp 
)l 4.5に調整した。その後実施例1と同様の処理
を行ない、ドライゲルを加熱したところ1150℃で完
全に透明化した。
1300℃まで加熱しても発泡や結晶化は見られなかっ
た。
実施例5゜ 実施例1と同様の方法で作製したドライゲル(直径14
m、厚さ0.7α+)5枚を焼結炉内に積み重ね、18
0℃/hrの昇温速度で1200℃まで加熱すると5枚
すべてが完全に透明化し、クラックも全く生成していな
かった。
品質的にも、1枚のみで焼結した場合と何ら変わりがな
く、発泡や結晶化はみられなかった。
実施例6゜ ゾルp、 f、−20℃に保ちながら28KH2の超音
波を2時間照射して分散を良くし、1500Gの遠心力
を10分間かけ、分散が不充分の巨大粒子を沈降させた
。更に10μmのフィルターを通して、極めて均質度の
高いゾルを調整した。そこにNPClo、01%水溶液
20m1(N a / 5ins−3ppm )を滴下
し10分間撹拌した後、アンモニア水を滴下してP H
4,2に調整した。
60℃で乾燥させてドライゲルとし、1200℃捷で加
熱すると完全に透明化した。得られた石英ガラスの品質
は極めて高(、気泡や結晶を全く含んでいなかった。集
光ランプを当てても、肉眼では何も検出できず、光学的
特性も極めてすぐれていた。
比較例1゜ ゾルAに金属元素を伺も添加せず、実施例1と同様の処
理で作製したドライゲルを180℃/hrの昇温連間で
1300℃まで加熱したところ、透明化に嫌とんど進行
しておらず、ドライゲル同様白色をしていた。1300
℃で1時間保つと透明化が終了したが、既に気泡が生成
してふ・す、α−クリストバライト結晶も観察された。
育た集光ランプを当てると、くもりが観察され、焼結が
完全には終了していないことを示I7た。
比較例2゜ ゾルAに金属元素を何も添加せず、実施例1と同様の処
理で作製したドライゲル5枚kv8結炉内に積み重ね、
180℃/hrの昇温速關で1300℃まで加熱すると
、5枚すべてにクラックが入り、特に中間部の3枚は細
かぐ割れていた。比較例1と同様透明化けはとんと進行
していなかった。
〔効果〕
以上述べたように本発明によれば、少くともアルキルシ
リケートおよび超微粉末シリカを原料とするゾル−ゲル
法による石英ガラスの製造方法において、ゲル化前に金
籟元累を焼結後の石英ガラス重量に対し50ppm以下
添加することにより、焼結過程でクラックが生成したり
発泡や結晶化することな(、高品質の石英ガラスを製造
するととができる。
金属元素を添加するとはいえ、添加量はごく微量であり
、天然石英を溶嚇する方法で製造した石英ガラス中の不
純物濃度と同レベルである。また、添加元素は表面に偏
在する傾向にあシ、研磨技術等により高純度の石英ガラ
スとしても使用できる。
本発明による最大の利点は光学的特性の極めてすぐれた
石英ガラスが製造できることで、フォトマスク用石英基
盤、光通信用石英ガラスファイバー、各種光学用セル等
に応用できる。また焼結過程での割れが皆無となるため
、量産においても極めて有効な手段である。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)少くともアルキルシリケートおよび超微粉末シリカ
    を原料とするゾル−ゲル法による石英ガラスの製造方法
    において、ゲル化前に金属元素を焼結後の石英ガラス重
    量に対し50ppm以下添加することを特徴とする石英
    ガラスの製造方法。 2)好ましい添加元素はNa、K、Ca等のアルカリ全
    属、及びアルカリ土金属であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の石英ガラスの製造方法。 3)好ましい添加量は焼結後の石英ガラス重量に対し、
    0.5〜5ppmであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載の石英ガラスの製造方法。 4)好ましい添加方法は、塩化物等の金属塩を純水に溶
    解させイオン状態とし、ゾル中に滴下してから撹拌によ
    り均一に分散させる方法であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1〜第3項のいずれかに記載の石英ガラスの
    製造方法。
JP14729284A 1984-07-16 1984-07-16 石英ガラスの製造方法 Granted JPS6126524A (ja)

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JPH0582331B2 JPH0582331B2 (ja) 1993-11-18

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JPS63288919A (ja) * 1987-05-20 1988-11-25 Seiko Epson Corp 光学機能性を有するドープトシリカガラスの製造法
JPS6414117A (en) * 1987-07-04 1989-01-18 Yamamura Glass Production of glass by sol-gel method
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JPH0354123A (ja) * 1989-07-20 1991-03-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 紫外線用石英ガラスおよびその製造方法
WO1996022256A1 (de) * 1995-01-20 1996-07-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung von glasschichten zum zwecke des anodischen bondens

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