JPS599495B2 - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石英粒子の作る流動層を利用して、微粉状の合
成石英ガラス（ドープド石英ガラスを含む）を製造する
方法に関するものである。

なお微粉体の石英ガラスを溶融することにより均質性の
良い石英ガラスが得られることは周知のとさである。

合成石英ガラスは、現在、Ｓｉの塩化物あるいは水素化
物などを、酸化あるいは火炎加水分解することによって
製造されている。

具体的には酸水素炎などの火炎中での加水分解、高周波
プラズマトーチ法、ＣＶＤ法などが知られている。

これらは、それぞれすぐれた特色を有する反面、得られ
たガラス中にＯＨ基を含みやすい、熱源の制御が複雑、
反応の速度が遅いなどの問題も有している。

本発明は比較的制御の容易な熱源を用い、効率よく、大
量の合成石英ガラスを得る方法を提供するもので、加熱
した反応容器１内に石英粒子を入れ、これに下方から酸
化ガス（後記参照）を送り込んで、前記粒子の流動層を
形成し、この流動層内に反応ガス（これについても後記
参照）を送り込んで、微粉状の石英ガラスを生成させる
ようにしたものである。

次にこれをより詳しく説明する。

まず用いる装置の概略を述べると、図面において、１は
密閉したたとえば円筒状の反応容器で、石英などで作ら
れる。

そして、その底部には酸化ガス導入管２が連結し、また
その上部には生成した石英ガラスの微粉体と反応廃ガス
とを導き出す導出管３が取付けられている。

４は流動層形成用の、たとえば焼結石英などからなる多
孔質の整流板である。

５は反応ガス導入管で、反応容器１の壁面を気密に貫通
して内部で多数に分岐し、かつ各先端が多孔板４を貫通
してその上に開口している。

６はたとえば電気炉などからなる熱源、７はサイクロン
分離器、８は反応廃ガス出口、９はホッパである。

流動層を形成するための粒子としては酸化ガスおよびガ
ラス形成用の反応ガスに対してまったく反応しないもの
であればよいわけであるが、万一生成した石英ガラス内
に混入したとき不純物とならないために、高純度の石英
（合成石英、水晶、合成水晶なども含む）の粒子を用い
る。

大きさは２０〜２ ０ ０ ｐｍ ＜らいが適当である
。

酸化ガス導入管２から送り込む酸化ガスとしては純粋な
０２，ＮＯ，ＣＯなどを用いる。

ガラス形成用の反応ガス導入管５から送り込む反応ガス
は、酸化によってＳｉＯ２を生成するＳｉｃｌ４が主で
あるが、従来の合成石英ガラスの製造に際しても行なわ
れていたと同様に、酸化に？ってＡ１０３ ＋ Ｂ２
０３ ） Ｔ ｉ０２などのドーパントとなる原料ガス
、Ａｌｃｌ３， ＢＢｒ３， Ｔｉｃｌ４なども必要に
応じて加えられる。

本明細書においては、これらドーパント用のガスを含む
ものとして反応ガスという語を用いている。

導入管２から送り込まれた０２は、整流板４の多くの小
孔から上方に噴出する。

この噴出する０の速度と、その上に置いた粒子の大きさ
との関係が適当であると、粒子全体は液体が沸騰してい
ると同じような状態、すなわち流動化の状態になる。

１０は、このようになった流動層を示す。また一方、熱
源６から、熱が加えられる。

流動層１０内は、ほぼ均一に加熱された状態になる。

このような状態の中に、導入管５からガラス形成用の反
応ガスが送り込まれる。

そして、反応が急速に進行し、微粉状の石英ガラスが生
成する。

これは、流動層１０を形成する粒子に比べて、たいへん
小さいので、反応廃ガスと共に上方に吹き上げられ、導
管３を通って、サイクロン７に導かれる。

ここで反応廃ガスは分離されて出口８から排出され、石
英微粉体は、サイクロン７から落下して、ホツパ９に集
められる。

なお、合成石英ガラスをケイ素化合物の火炎加水分解に
よって得る方法は、生成物にＯＨ基を含むようになるた
め、本発明では使用していない。

次に実施例を示す。

反応容器１として、直径１５０ｍｍ１高さ２００ｍｍの
石英製のものを用いた。

流動層形成用の粒子として、２０〜２００μｍの水晶粉
末を用い、導入管２から０２を１ ５ ０ ｌｌ分の割
合で送り込んで、前記粒子の流動層１０を形成し、熱源
６（電気炉を使用）により１０００℃に加熱した。

ここに、２０ｌ／分の０２に含ませたＳｉｃｌ４を１５
ｌ／分の割合で送り込み、１時間の反応により、ＳｉＯ
２の微粉体１．８ｋｇを得た。

これは非常に微細であるため、連続的に焼結して透明ガ
ラス体とすることができた。

本発明の効果は次のとおりである。

（１）流動層を形成してこの中で反応を行わせているの
で、周囲よりの加熱が効率よく行われ、反応が均一にか
つ効率よく行われる。

（２）全体を密閉した容器内で行うことができるので、
高純度の石英ガラス微粉体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法の実施に使用する装置の概略説明図
である。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・酸化ガス導入
管、５・・・・・・ガラス形成用の反応ガス、６・・・
・・・熱源、１０・・・・・・流動層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部から加熱した反応容器１内に石英粒子を入れ、
   これに下方から酸化ガスを送りこんで、前記石英粒子の
   流動層１０を形成し、この流動層１０内にガラス形成用
   の反応ガスを送りこむことを特徴とする石英ガラスの製
   造方法。