JPH0717387B2 - シリカガラスの製造法 - Google Patents
シリカガラスの製造法Info
- Publication number
- JPH0717387B2 JPH0717387B2 JP27645587A JP27645587A JPH0717387B2 JP H0717387 B2 JPH0717387 B2 JP H0717387B2 JP 27645587 A JP27645587 A JP 27645587A JP 27645587 A JP27645587 A JP 27645587A JP H0717387 B2 JPH0717387 B2 JP H0717387B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel
- silica glass
- cracks
- molecular weight
- water
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- 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を製造する。
等に使用されるシリカガラスを製造する。
（従来の技術） シリカガラスは耐熱性，耐食性および光学的性質に優れ
ていることから，半導体製造に欠かせない重量な材料で
あり，さらには光ファイバやIC製造用フォトマスク基
板,TFT基板などに使用され、，その用途はますます拡大
されている。
ていることから，半導体製造に欠かせない重量な材料で
あり，さらには光ファイバやIC製造用フォトマスク基
板,TFT基板などに使用され、，その用途はますます拡大
されている。
従来のシリカガラスの製造法には，天然石英を電気炉ま
たは酸水素炎により溶解する方法，あるいは四塩化ケイ
素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方
法があるが，いずれの方法も製造工程に2,000℃あるい
はそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギーを
消費し，また製造時にそのような高温に耐える材料が必
要であり，また高純度のものが得にくいなど経済的，品
質的にいくつかの問題点をもっている。
たは酸水素炎により溶解する方法，あるいは四塩化ケイ
素を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方
法があるが，いずれの方法も製造工程に2,000℃あるい
はそれ以上の高温を必要とするため大量のエネルギーを
消費し，また製造時にそのような高温に耐える材料が必
要であり，また高純度のものが得にくいなど経済的，品
質的にいくつかの問題点をもっている。
これに対し，近年ゾルーゲル法と呼ばれるシリカガラス
を低温で合成する方法が注目されている。その概要を簡
単に述べる。
を低温で合成する方法が注目されている。その概要を簡
単に述べる。
一般式Si(OR)4（R:アルキル基）で表わされるシリコン
アルキシド（本発明に於いては，その重縮合物を含
む），例えば(RO)3Si・｛OSi(OR)2｝n・OSi(OR)3，（ｎ
＝０〜8,R:アルキル基）に水（アルカリまたは酸でpHを
調整してもよい）を加え，加水分解しシリカヒドロゾル
（本発明に於いてはシリカゾルという）とする。この
時，シリコンアルコキシドと水が均一な系となる様，一
般には溶媒として適当なアルコールが添加されている。
このシリカゾールを静置，昇温，ゲル化剤の添加等によ
ってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥することによ
りシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気
中な焼結することによりシリカガラスを得る。
アルキシド（本発明に於いては，その重縮合物を含
む），例えば(RO)3Si・｛OSi(OR)2｝n・OSi(OR)3，（ｎ
＝０〜8,R:アルキル基）に水（アルカリまたは酸でpHを
調整してもよい）を加え，加水分解しシリカヒドロゾル
（本発明に於いてはシリカゾルという）とする。この
時，シリコンアルコキシドと水が均一な系となる様，一
般には溶媒として適当なアルコールが添加されている。
このシリカゾールを静置，昇温，ゲル化剤の添加等によ
ってゲル化させる。その後ゲルを蒸発乾燥することによ
りシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを適当な雰囲気
中な焼結することによりシリカガラスを得る。
（発明が解決しようとする問題点） しかし，ゾルーゲル法によるシリカガラスの製造にはま
た未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥してい
く過程でゲルにクラックや割れが発生し易く，クラック
や割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り良
く製造することが困難となることである。
た未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥してい
く過程でゲルにクラックや割れが発生し易く，クラック
や割れのないモノリシックな大形の乾燥ゲルを歩留り良
く製造することが困難となることである。
本発明はクラックや割れの発生することのないシリカガ
ラスの製造法を提供するものである。
ラスの製造法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は，ゾルーゲル法によるシリカガラスの製造法に
於て，ゾル調整時に分子量100から60,000の範囲のポリ
エチレングリコール等のポリアルキレングリコールをシ
リコンアルコキシド100重量部に対し0.1〜20重量部添加
することを特徴とするものである。
於て，ゾル調整時に分子量100から60,000の範囲のポリ
エチレングリコール等のポリアルキレングリコールをシ
リコンアルコキシド100重量部に対し0.1〜20重量部添加
することを特徴とするものである。
本発明において，シリコンアルコキシドのアルキル基に
ついて，特に制限はないが，加水分解のし易さ，ゲル化
時間の点から，メチル基，エチル基，プロピル基，ブチ
ル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが好
ましい。シリコンアルコキシドに水又は水とアルコール
の混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成させ
る際，水，アルコール，又は水とアルコールの混合溶液
にあらかじめポリエチレングリコール等のポリアルキレ
ングリコールを添加，均一に溶解させておく。添加する
ポリアルキレングリコールの分子量（量平均分子量）
は,100から60,000,好ましくは1,500〜50,000,最も好ま
しくは10,000〜40,000の範囲のものが使用でき，これら
は単独でも混合物でもよい。ポリアルキレングリコール
の分子量が100未満であると，有効な効果を得るために
は，かなりの量を系内に加える必要があり，後のゲルの
焼結ガラス化工程でクラックや割れが発生し易くなる。
一方，分子量が60,000を越えると，著しいゲル化促進効
果のため，均一なゲルを得ることは非常に困難となる。
添加するポリアルキレングリコールの量はポリアルキレ
ングリコールの分子量によって，選択されるべきであ
る。比較的低分子量のポリアルキレングリコールの場
合，シリコンアルコチシド100重量部に対して,0.1重量
部未満の添加では，ほとんど効果はない。一方，比較的
高分子量のポリアルキレングリコールの場合，シリコン
アルコキシド縮重合物100重量部に対して20重量部を越
える添加では，著しいゲル化促進効果のため，均一なゲ
ルを得ることは非常に困難となる。ポリアルキレングリ
コールとして，ポリエチレングリコール，ポリメチレン
グリコール，ポリプロピレングリコール，ポリブチレン
グリコール等が使用し得る。水と共に加える触媒は，塩
基，酸等特に制限しないが，ゲル化時間，また得られる
乾燥ゲルの焼結のし易すさの点から塩基の方が好ましい
結果が得られる。水と共に加えるアルコールについては
特に制限しないが，水，アルコキシドの両者に対する溶
解性の点より,1−プロピルアルコール,2−プリピルアル
コール等を使用するのが好ましい。
ついて，特に制限はないが，加水分解のし易さ，ゲル化
時間の点から，メチル基，エチル基，プロピル基，ブチ
ル基を有するシリコンアルコキシドを使用することが好
ましい。シリコンアルコキシドに水又は水とアルコール
の混合溶液を加えて加水分解してシリカゾルを生成させ
る際，水，アルコール，又は水とアルコールの混合溶液
にあらかじめポリエチレングリコール等のポリアルキレ
ングリコールを添加，均一に溶解させておく。添加する
ポリアルキレングリコールの分子量（量平均分子量）
は,100から60,000,好ましくは1,500〜50,000,最も好ま
しくは10,000〜40,000の範囲のものが使用でき，これら
は単独でも混合物でもよい。ポリアルキレングリコール
の分子量が100未満であると，有効な効果を得るために
は，かなりの量を系内に加える必要があり，後のゲルの
焼結ガラス化工程でクラックや割れが発生し易くなる。
一方，分子量が60,000を越えると，著しいゲル化促進効
果のため，均一なゲルを得ることは非常に困難となる。
添加するポリアルキレングリコールの量はポリアルキレ
ングリコールの分子量によって，選択されるべきであ
る。比較的低分子量のポリアルキレングリコールの場
合，シリコンアルコチシド100重量部に対して,0.1重量
部未満の添加では，ほとんど効果はない。一方，比較的
高分子量のポリアルキレングリコールの場合，シリコン
アルコキシド縮重合物100重量部に対して20重量部を越
える添加では，著しいゲル化促進効果のため，均一なゲ
ルを得ることは非常に困難となる。ポリアルキレングリ
コールとして，ポリエチレングリコール，ポリメチレン
グリコール，ポリプロピレングリコール，ポリブチレン
グリコール等が使用し得る。水と共に加える触媒は，塩
基，酸等特に制限しないが，ゲル化時間，また得られる
乾燥ゲルの焼結のし易すさの点から塩基の方が好ましい
結果が得られる。水と共に加えるアルコールについては
特に制限しないが，水，アルコキシドの両者に対する溶
解性の点より,1−プロピルアルコール,2−プリピルアル
コール等を使用するのが好ましい。
シリカガラスは，上記のようにして調整したシリカゾル
をシャーレ等の容器に移し，室温〜70℃に保って，ゲル
化し、，次いで室温以上の温度で数週間乾燥して，乾燥
ゲルとし，更に公知の方法，例えば，空気中で1,000〜
1,400℃に昇温して焼結することにより得られる。
をシャーレ等の容器に移し，室温〜70℃に保って，ゲル
化し、，次いで室温以上の温度で数週間乾燥して，乾燥
ゲルとし，更に公知の方法，例えば，空気中で1,000〜
1,400℃に昇温して焼結することにより得られる。
（作用） ポリアルキレングリコールの添加効果の原因について
は，詳細は不明であるが，ゾル中でのシリカ微粒子の生
成の制御，ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間の結合，
乾燥過程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄与し，ゲ
ルの大形化が可能となったものと考えられる。
は，詳細は不明であるが，ゾル中でのシリカ微粒子の生
成の制御，ゲル中でのこれらのシリカ微粒子間の結合，
乾燥過程でゲル中に発生する応力の緩和等に寄与し，ゲ
ルの大形化が可能となったものと考えられる。
実施例１ 水54g,メチルアルコール96g,コリン0.06gを混合し，こ
れにポリエチレングリコール（分子量50,000）を1.52g
添加し，溶解させた。得られた溶液を152gのシリコメト
キシド（Si(OCH3)4）にゆっくり加え，さらに充分混合
し，シリカゾルを得た。これを直径150mmのテフロンで
コーティングしたガラス製シャーレに入れ，アルミ箔で
密封し，室温でゲル化した。その後，蓋に孔を開け,50
℃の恒温槽中で２週間乾燥し，その後120℃の恒温槽に
移して１日乾燥して，直径約110mmの乾燥ゲルを得た。
こうして得られた乾燥ゲルのかさ密度は約0.7g/cm3であ
り，クラックや割れは全くなかった。
れにポリエチレングリコール（分子量50,000）を1.52g
添加し，溶解させた。得られた溶液を152gのシリコメト
キシド（Si(OCH3)4）にゆっくり加え，さらに充分混合
し，シリカゾルを得た。これを直径150mmのテフロンで
コーティングしたガラス製シャーレに入れ，アルミ箔で
密封し，室温でゲル化した。その後，蓋に孔を開け,50
℃の恒温槽中で２週間乾燥し，その後120℃の恒温槽に
移して１日乾燥して，直径約110mmの乾燥ゲルを得た。
こうして得られた乾燥ゲルのかさ密度は約0.7g/cm3であ
り，クラックや割れは全くなかった。
得られたゲルを空気中1,300℃まで加熱焼結したところ
直径約80mm,厚さ5mmのクラックや割れのない透明なシリ
カガラスが得られた。このシリカガラスは分析の結果，
そのシリカガラスと一致した。
直径約80mm,厚さ5mmのクラックや割れのない透明なシリ
カガラスが得られた。このシリカガラスは分析の結果，
そのシリカガラスと一致した。
実施例２ 分子量20,000のポリエチレングリコール7.6gを,54gの
水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，
溶解させた。以下実施例１と同様の乾燥を行って乾燥ゲ
ルを得た。得られた乾燥ゲルにはクラックや割れは全く
なかった。
水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，
溶解させた。以下実施例１と同様の乾燥を行って乾燥ゲ
ルを得た。得られた乾燥ゲルにはクラックや割れは全く
なかった。
実施例３ 分子量8,000のポリエチレングリコール12.2gを54gの水,
96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，溶
解させた。以下実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲル
を得た。得られた乾燥ゲルには，クラックや割れは全く
なかった。
96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，溶
解させた。以下実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲル
を得た。得られた乾燥ゲルには，クラックや割れは全く
なかった。
実施例４ 分子量1,000のポリエチレングリコール15.2gを54gの水,
96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，溶
解させた。以下実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲル
を得た。得られた乾燥ゲルには，クラックや割れは全く
なかった。
96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，溶
解させた。以下実施例１と同様の操作を行って乾燥ゲル
を得た。得られた乾燥ゲルには，クラックや割れは全く
なかった。
実施例５ 分子量1,000のポリエチレングリコール30.4gを,54gの
水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，
溶解させた。以下，実施例１と同様の操作を行って乾燥
ゲルを得た。得られた，乾燥ゲルには，クラックや割れ
は，全くなかった。
水,96gのメチルアルコール,0.06gのコリンと共に混合，
溶解させた。以下，実施例１と同様の操作を行って乾燥
ゲルを得た。得られた，乾燥ゲルには，クラックや割れ
は，全くなかった。
（発明の効果） 本発明によれば，クラックや割れのない大形のシリカガ
ラスをゾルゲール法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく，形状も板状，棒状，管
状等のいずれでも製造できる。
ラスをゾルゲール法により容易に製造可能となる。その
大きさは基本的には制約がなく，形状も板状，棒状，管
状等のいずれでも製造できる。
また，本発明によれば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，液晶表示用基材等にも
応用が拡大できる。
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，液晶表示用基材等にも
応用が拡大できる。
Claims (2)
- 【請求項１】シリコンアルコキシドを加水分解してシリ
カゾルとし、これをゲル化し、乾燥して乾燥ゲルとし、
次いで焼結するシリカガラスの製造法に於て、シリコン
アルキシドを加水分解してシリカゾルとする段階で、分
子量100〜60,000のポリアルキレングリコールを，シリ
コンアルコキシド100重量部に対し0.1〜20重量添加する
ことを特徴とするシリカガラス製造法。 - 【請求項２】ポリアルキレングリコールがポリエチレン
グリコールである特許請求の範囲第１項記載のシリカガ
ラスの製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27645587A JPH0717387B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | シリカガラスの製造法 |
| US07/262,803 US4943542A (en) | 1987-10-31 | 1988-10-26 | Process for producing silica glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27645587A JPH0717387B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | シリカガラスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119523A JPH01119523A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH0717387B2 true JPH0717387B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=17569677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27645587A Expired - Lifetime JPH0717387B2 (ja) | 1987-10-31 | 1987-10-31 | シリカガラスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717387B2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-31 JP JP27645587A patent/JPH0717387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119523A (ja) | 1989-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2635313B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0717387B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0755835B2 (ja) | シリカガラスの製造方法 | |
| JPH0822750B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138137A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01119526A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH02248331A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JP2504148B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138139A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0259437A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01119524A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0717388B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138141A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0822751B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH03141122A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JP2621491B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH0259446A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138138A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138142A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH02248332A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138136A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JP2666471B2 (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH03137029A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPH01138135A (ja) | シリカガラスの製造法 | |
| JPS6317225A (ja) | シリカガラスの製造法 |