JPS62241837A - 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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JPS62241837A
JPS62241837A JP8656386A JP8656386A JPS62241837A JP S62241837 A JPS62241837 A JP S62241837A JP 8656386 A JP8656386 A JP 8656386A JP 8656386 A JP8656386 A JP 8656386A JP S62241837 A JPS62241837 A JP S62241837A
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JP
Japan
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temperature
sol
glass
quartz glass
solution
Prior art date
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Pending
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JP8656386A
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English (en)
Inventor
Satoru Miyashita
悟 宮下
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゾル−ゲル法による石英ガラスの製造方法に関
する。
〔発明の概要〕
本発明は高温処理を用いるゾル−ゲル法による  、石
英ガラスの製造方法において、ドライゲルを200℃〜
800℃の温度域で減圧状態を保ちながら保持すること
により、塩の分解・昇華に起因する発泡を除去したもの
である。
〔従来の技術〕
ゾル−ゲル法を用いて作製したドライゲルを、ヘリウム
雰囲気あるいは減圧下で閉孔化し、石英ガラスまたはガ
ラス前駆体とした試料を、1500〜2000℃に加熱
処理すると、インクルージ菖ンの全く存在しない、光学
的に極めて高品質な石英ガラスを製造することができる
。ICマスク用石英基板や通信ファイバー用マザーロッ
ドにも応用できるようになった。
ゾル成分で分類すると、次に挙げる4つの方法でドライ
ゲルが作製されている。
1) アルキルシリケートを酸性、あるいは塩基性試薬
で加水分解したゾル溶液を原料とする。
2) アルキルシリケートを酸性試薬と塩基性試薬でそ
れぞれ加水分解し、所定の割合で混合したゾル溶液を原
料とする。
3) アルキルシリケートを酸性加水分解した溶液に、
気相合成シリカ超微粉末を混合させたゾル溶液を原料と
する。
4) 気相合成シリカ超微粉末を溶媒に分散させたゾル
溶液を原料とする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
気相合成シリカ超微粉末中には金菖元累が混入しており
、これを原料に用いる限り、光学的特性には限界がある
。工Cマスクや光通信ファイバーへの応用を考えると、
アルキルシリケートのみを原料とする必要がある。
1)の方法は歩留りが極めて悪いため、実用性に欠ける
。2)の方法だけが高純度の石英ガラスを、歩留りよく
製造できる。しかし、2)の方法で作製したドライゲル
は、その中に多量の塩を含んでいるため、1500〜2
000℃の高温処理において、気泡が発生するという問
題点を有するそこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、不純物や気泡の全
く存在しない光学的に極めて高品質な石英ガラスを、ゾ
ル−ゲル法を用いて製造するところにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はアルキルシリケートを塩基性試薬で加水分解し
て得られるシリカ微粒子を溶液中に含む第1の溶液と、
アルキルシリケートを酸性試薬で加水分解して得られる
第2の溶液とを、所定の割合で混合して得られるゾル溶
液を原料とし、ゾル−ゲル法で作製したガラスあるいは
ガラス前駆体を1500〜2200℃に加熱し、一定時
間保持する石英ガラス合成において、ドライゲルな20
0℃〜800℃の温度域で減圧状態を保ちながら保持す
ることを特徴とする。
〔作用〕
アルキルシリケートを加水分解する塩基性試薬として、
アルカリ金属やアルカリ土類金拠の水酸化物は、純度の
点で用いることができない。金属元素を含まないアンモ
ニアやアミン類が塩基性試薬として用いられている。
アンモニフム塩やアミン塩の昇華温度、または分解温度
は200℃〜500℃である。その温度以上で一定時間
保持すれば塩を除去できる。ただし塩はドライゲル中に
固定されているため、除去されにくい。できるだけ高温
で保持し、減圧状態を保つことにより、昇華や拡散を促
進する必要がある。800℃以上の温度では閉孔化が始
まり、塩を取り込んだままガラス化してしまう。該ガラ
スは高温処理の際に塩の分解・昇華が起こり発泡する。
また200℃以下の温度から減圧状態にすると、有機物
の分解が不充分で、炭素を除去できない。
〔実施例〕
実施例1゜ エチルシリケート1760 d *エタノール2ル合し
、室温で3日放置した。白濁したゾルに純水400dを
添加してから、ロータリーエバポレーターを用いて10
00℃に濃縮した。更に2規定塩酸水溶液を添加してP
 H 4. 0に調整した。
それとは別にエチルシリケート760dと[L02規定
塩酸水溶液250dを激しく攪拌し、無色透明の均一溶
液を得た。前述のゾルと均一に混合した後、1μ渦のフ
ィルターを通過させた。0.1規定アンモニア水でP 
H 4. 2に¥ii[してから、1500Gの遠心力
を10分間かけた後、再び1μmのフィルターを通過さ
せた。
得られた均質度の高いゾルを・ポリプロピレン製容器(
幅30備X 5 0 cm X高さ15m)に1000
d注入した。開口率[L5%のフタをし、60℃で20
日間乾燥させたところ、白色で多孔質のドライゲルが作
製できた。
真空炉内にドライゲルな入れ、乾燥空気を2t/71の
流量で炉内に流入した。60℃/ h rの速度で60
0℃まで昇温し、ロータリーポンプで5’rorr以下
を保ちながら600℃で3時間保持した。ヘリウムを2
t/−の流量で炉内に流入し、800℃、900℃、1
000℃、1100℃、12oo℃の各温度で10時間
ずつ保持した。
ガラス化が終了しており、比重は2.20になっていた
得られた石英ガラス板を11300℃の黒鉛発熱炉内に
投入し、20分間保持した。1200℃まで1000℃
/ h rの速度で降温し、それ以後室温まで100℃
/ h rの速度で降温した。
15m×15cWIxQ、5crr1の大きさに鏡面研
磨し、暗室内で50. Q 00 luxの照度レニな
るよう集光ランプを当てたが、光点は全く検出できなか
った。歪計では、歪が検出されなかった。紫外域での透
過率を測定したところ、20(]+naまで90%以上
を保持しており、特定の吸収は認められなかった。
実施例Z エチルシリケート4200m、エタノール8390d、
5規定アンモニア水1700dを均一に混合し、室温で
3日放置した。白濁したゾルに純7jlOOOdを添加
してから、ロータリーエバポレーターを用いて2400
ゴに濃縮した。更に2規定塩酸水溶液を添加して、PH
4,0に調整したそれとは別にエチルシリケー)280
0d、:0゜02規定塩酸水溶液920dを激しく攪拌
し、無色透明の均一溶液を得た。前述のゾルと均一に混
合した後1μmのフィルターを通過させた。1500G
の遠心力を10分間かけた後、[L1規定アンモニア水
で1P H4,8に’fj3 %した。更に1μ洛のフ
ィルターを通過させた。
得られた均質度の高いゾルを、アルミニウム管にテフロ
ンコーティングした容器(内径6 m 、長さ150c
W1)に5770m注入し、密栓をした。
回転装置に装着し、管の中心軸を回転軸として、回転数
1500 rap++mで1時間11転させた。
室温で4日間静置した後、ゲルをポリ塩化ビニル製容器
(10cIrIX170rrr1×高さ20cm)内に
移した。開口率15%のフタをし、60℃で30日間乾
燥させたところ、チェープ形状のドライゲルが作製でき
た。
真空炉内にドライゲルな入れ、乾燥空気を26/−の流
量で炉内に流入した。60℃/ h r f)速度で7
00℃まで昇温し、ロータリーポンプで1Torr以下
を保ちながら700℃で2時間保持した。ヘリウム(1
,8t/”)と塩素(0,2t/調)の混合ガスを流入
し、30℃/ h rの速度で1000℃まで昇温した
。流入ガスを酸素(2t/−)に切シ換え、1000℃
と1050℃でそれぞれ10時間保持した。最後に流入
ガスをヘリウム(27,/”l)に切シ換え、1050
℃、1100℃、1200℃の各温度で10時間ずつ保
持した。半透明状態だったが、比重はほぼ2.20に7
5mだった。
得られた石英ガラス前駆体を、黒鉛を発熱体とした約2
000℃のリングヒーター内を20tM/−の速度で移
動させた。波長LL633μ風のレーザー光を照射した
ところ、散乱は全く観察されなかった。2.72μ鶏の
吸収により含水率を測定したところ、lppm以下であ
った。
得られた石英チェー1から外径50μmの′#、ファイ
バーを作製したところ、1.56μmにおいて伝送損失
が1.0dB/Km以下であった。極めて高純度であり
、散乱原になるインクルージヨンは存在しないことが確
認できた。
実施例五 エチルシリケー) f 400 d 、エタノール25
00d、純水570 d 、ピリジン300dを均一に
混合し、室温で3日間放置した。白濁したゾルに純水3
30dを添加してから、ロータリーエバポレーターを用
いて800dに濃縮した。更に2規定硫醗水溶液を添加
してP F[4,0に調整した。
それふけ別にエチルシリケート970献J−0,1?規
定塩酸水溶液320dを激しく攪拌し、無色透明の均一
溶液を得た。前述のゾルと均一に混合した後、1μmの
フィルターを通過させた。α1規定アンモニア水でP 
H4,2にw4整してから、15DOGの遠心力を10
分間かけた後、再び1μmのフィルターを通過させた。
得られた均質度の高いゾルを、ポリプロピレン製容器(
内径5 cm 、長さ100cm)に1900t/注入
し、密栓をした。室温で4日間静置した後、ゲルをポリ
塩化ビニル製容器(10rIrI×120cIr1×高
ざ20nn)内に移した。開口率Q、5%のフタをし、
60℃で30日間乾燥させたところ、棒状のドライゲル
が作製できた。
ガス置換炉内にドライゲルを入れ、窒素(1t/m)と
酸素C1t/’R)の混合ガスを炉内に流入した。60
℃/ h rの速度で500℃まで昇温し、ロータリー
ポンプでITorr以下を保ちながら500℃で5時間
保持した。60℃/ h rの速度で700℃まで昇温
し、ヘリウム(1,8t/騙)と塩素(CL 217m
)の混合ガスを流入し、30℃/ h rの速度で10
00℃まで昇温した。
流入ガスを酸素C2t/m)に切シ換え、1000℃と
1050℃でそれぞれ10時間保持した。
再びロータリーポンプでI TOrr以下の減圧度を保
ちながら1050℃、 1100℃、1200℃の各温
度でIn、時間ずつ保持した。半透明状態だったが、比
重はほぼ2.20になっていた。大きさは外径2.5 
on 、長さ50cInだった。
得られた石英ガラス前駆体を、酸水素炎のリングバーナ
ー内を、10(−n1/−の速度で移動させた。波長0
.653μ溝のレーザー光を照射したところ、散乱は全
く観察されなかった。2.72μmの吸収により含水率
を測定したところ、lppm以下であった。この石英ロ
ッドから外径50μmの光7アイパーを作製したところ
、1.56μmにおいて伝送損失が1.0dB/Km以
下であった。
実施例4゜ 実施例1と同様の方法で作製したドライゲルな真空炉内
に入れ、乾燥空気を2t/mの流徂で炉内に流入し、6
0℃/ h rの速度で400℃まで昇温した。ロータ
リーポンプでI T Or r以下)減圧を保ちながら
、400℃で5時間保持した。
更に1Torr以下のまま60℃/ h rの速度で1
300℃まで昇温し、1時間保持したところ、ガラス化
が終了していた。
その後実施例1と同様の高温処理を行ない、同様の評価
を行なった。インクルージ曹ンは全く存在せず、光学的
特性は極めてすぐれていた。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、アルキルシリケート
を塩基性試薬で加水分解して得られるシリカ微粒子を溶
液中に含む第1の溶液と、アルキルシリケートを酸性試
薬で加水分解して得られる第2の溶液とを、所定の割合
で混合して得られるゾル溶液を原料とし、ゾル−ゲル法
で作製したガラスあるいはガラス前駆体を1500℃〜
2200℃に加熱し、一定時間保持する石英ガラス合成
において、ドライゲルな200℃〜800℃の温、不純
物や気泡の全く存在しない光学的に極めて高品質な石英
ガラスを製造することができた。
本発明により、ゾル−ゲル法による石英ガラスでも、I
Cマスク用石英基板や光通信ファイバー用マザーロッド
への応用が可能そなった。
以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルキルシリケートを塩基性試薬で加水分解して得られ
    るシリカ微粒子を溶液中に含む第1の溶液と、アルキル
    シリケートを酸性試薬で加水分解して得られる第2の溶
    液とを、所定の割合で混合して得られるゾル溶液を原料
    とし、ゾル−ゲル法で作製したガラスあるいはガラス前
    駆体を1500℃〜2200℃に加熱し、一定時間保持
    する石英ガラス合成において、ドライゲルを200℃〜
    800℃の温度域で減圧状態を保ちながら保持すること
    を特徴とする石英ガラスの製造方法。
JP8656386A 1986-04-15 1986-04-15 石英ガラスの製造方法 Pending JPS62241837A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877080A (en) * 1996-02-09 1999-03-02 Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. Method of manufacturing semiconductor device
WO2001047808A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 M. Watanabe & Co., Ltd. Method for producing silica particles, synthetic quartz powder and synthetic quartz glass
JP2001192225A (ja) * 1999-12-28 2001-07-17 Watanabe Shoko:Kk 石英ガラスの製造方法

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