Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0717388B2 - Silica glass manufacturing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0717388B2 - Silica glass manufacturing method - Google Patents

Silica glass manufacturing method

Info

Publication number
JPH0717388B2
JPH0717388B2 JP27645987A JP27645987A JPH0717388B2 JP H0717388 B2 JPH0717388 B2 JP H0717388B2 JP 27645987 A JP27645987 A JP 27645987A JP 27645987 A JP27645987 A JP 27645987A JP H0717388 B2 JPH0717388 B2 JP H0717388B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gel
silica glass
cracks
silica
centipoise
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
Application number
JP27645987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01119527A (en
Inventor
康一 武井
房司 林
洋一 町井
後勝 嶋崎
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.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP27645987A priority Critical patent/JPH0717388B2/en
Priority to US07/262,803 priority patent/US4943542A/en
Publication of JPH01119527A publication Critical patent/JPH01119527A/en
Publication of JPH0717388B2 publication Critical patent/JPH0717388B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention produces silica glass used for optics, semiconductor industry, electronic industry, physics and chemistry, and the like.

(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。
(Conventional technology) Silica glass is a heavy material that is indispensable for semiconductor manufacturing because it has excellent heat resistance, corrosion resistance, and optical properties. Furthermore, optical glass, photomask substrates for IC manufacturing, TFT substrates, etc. Are being used for, and their applications are expanding.

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。
Conventional methods for producing silica glass include a method in which natural quartz is melted by an electric furnace or an oxyhydrogen flame, or a method in which silicon tetrachloride is oxidized at a high temperature in an oxyhydrogen flame or a plasma flame and melted. Also requires a high temperature of 2,000 ° C or higher in the manufacturing process, which consumes a large amount of energy, requires a material that can withstand such a high temperature during manufacturing, and is economical because it is difficult to obtain a high-purity product. There are some problems in terms of quality.

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。
On the other hand, in recent years, a method called sol-gel method for synthesizing silica glass at low temperature has been attracting attention. The outline is briefly described.

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)2n・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。
Silicon alkoxides represented by the general formula Si (OR) 4 (R: alkyl group) (including polycondensates thereof in the present invention), for example, (RO) 3 Si · {OSi (OR) 2 } n・ OSi (OR) 3 , (n
= 0 to 8, R: alkyl group), water (pH may be adjusted with alkali or acid) is added and hydrolyzed to give a silica hydrosol (in the present invention, referred to as silica sol). At this time, an appropriate alcohol is generally added as a solvent so that the silicon alkoxide and the water become a uniform system.
This silica sol is allowed to gel by standing, heating, addition of a gelling agent, and the like. Then, the gel is evaporated to dryness to obtain a silica dry gel. Silica glass is obtained by sintering this dry gel in an appropriate atmosphere.

(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
だ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。
(Problems to be Solved by the Invention) However, there remains an unsolved problem in the production of silica glass by the sol-gel method. In particular, cracks and cracks are likely to occur in the gel during the process of drying the gel, which makes it difficult to manufacture a monolithic large dry gel without cracks and cracks with high yield.

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。
The present invention provides a method for producing silica glass that does not cause cracks or breaks.

(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,2%(重量%)水溶液の20℃での粘
度が100〜10000センチポイズであるヒドロキシアルキル
セルロースをシリコンアルコキド100重量部に対し0.1〜
5.0重量添加,することを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, in the method for producing silica glass by the sol-gel method, the viscosity of a 2% (wt%) aqueous solution at 20 ° C. is 100 to 10,000 centipoise at the time of sol preparation. Hydroxyalkyl cellulose 0.1 to 100 parts by weight of silicon alkoxide
It is characterized by adding 5.0 weights.

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
にあらかじめヒドロキシアルキルセルロースを添加,均
一に溶解させておく。
In the present invention, the alkyl group of the silicon alkoxide is not particularly limited, but it is preferable to use a silicon alkoxide having a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group in view of ease of hydrolysis and gelation time. Is preferred. When hydrolyzing a silicon alkoxide with water or a mixed solution of water and alcohol to generate a silica sol, hydroxyalkyl cellulose is previously added and uniformly dissolved in water, alcohol, or a mixed solution of water and alcohol.

添加するヒドロキシアルキルセルロースの分子量は,2%
水溶液の20℃での粘度が100〜10000センチポイズのも
の,好ましくは5000〜8000センチポイズ,最も好ましく
は1000〜6000センチポイズ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。
The molecular weight of hydroxyalkyl cellulose added is 2%
An aqueous solution having a viscosity at 20 ° C. of 100 to 10,000 centipoise, preferably 5,000 to 8,000 centipoise, most preferably 1,000 to 6,000 centipoise can be used, and these may be used alone or as a mixture.

ヒドロキシアルキルセルロースの分子量が2%水溶液の
20℃での粘度で100センチポイズ未満であると,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2%水溶液の20℃での
粘度で10000センチポイズを越えると,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
るはかりでなく,ゲルの乾燥過程でゲル中に析出した高
分子量のヒドロキシアルキルセルロースが後の焼成過程
に於いて分解,燃焼する結果,ゲル中に大きな空隙が生
じ,ガラス中に欠陥として残留し易くなる。
Hydroxyalkyl cellulose of 2% aqueous solution
If the viscosity at 20 ° C is less than 100 centipoise, it is necessary to add a considerable amount to the system in order to obtain an effective effect, and cracks and fractures may occur in the subsequent gel vitrification process of gel. It will be easier. On the other hand, when the viscosity of a 2% aqueous solution at 20 ° C. exceeds 10,000 centipoise, it becomes extremely difficult to obtain a uniform gel because of the remarkable gelation-promoting effect. The high molecular weight hydroxyalkyl cellulose deposited therein decomposes and burns during the subsequent firing process, resulting in large voids in the gel, which tend to remain as defects in the glass.

ヒドロキシアルキルセルロースとしては,ヒドロキシメ
チルセルロース,ヒドロキエチルセルロース,ヒドロキ
シプロピルセルロース,ヒドロキシブチルセルロース等
が使用しうる。
As the hydroxyalkyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxybutyl cellulose and the like can be used.

添加するヒドロキシアルキルセルロースの量はヒドロキ
シアルキルセルロースの分子量によって,選択されるべ
きである。比較的低分子量のヒドロキシアルキルセルロ
ースの場合,シリコンアルコチシド100重量部にに対し
て,0.1重量部未満の添加では,ほとんど効果はない。一
方,比較的高分子量のヒドロキシアルキルセルロースの
場合,シリコンアルコキシド100重量部に対して5.0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。
The amount of hydroxyalkyl cellulose added should be selected according to the molecular weight of the hydroxyalkyl cellulose. In the case of hydroxyalkyl cellulose having a relatively low molecular weight, addition of less than 0.1 parts by weight to 100 parts by weight of silicon alcotyside has almost no effect. On the other hand, in the case of a relatively high molecular weight hydroxyalkyl cellulose, if it is added in an amount of more than 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicon alkoxide, it will be extremely difficult to obtain a uniform gel due to the remarkable gelation promoting effect.

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,メチルアルコ
ール,エチルアルコール,1−プロピルアルコール,2−プ
ロピルアルコール等を使用するのが好ましい。
The catalyst added with water is not particularly limited, such as base and acid,
Bases give preferable results in terms of gelation time and ease of sintering of the obtained dry gel. The alcohol added with water is not particularly limited, but it is preferable to use methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, etc. from the viewpoint of solubility in both water and alkoxide.

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1000〜14
00℃に昇温して焼結することにより得られる。
Silica glass is prepared by transferring the silica sol prepared as described above to a container such as a petri dish, keeping it at room temperature to 70 ° C to gel, and then drying at a temperature above room temperature for several weeks to give a dry gel. Method, for example, 1000 to 14 in air
It is obtained by heating to 00 ° C. and sintering.

(作用) ヒドロキシアルキルセルロース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。
(Action) The cause of the addition effect of hydroxyalkyl cellulose is unknown, but the control of the formation of silica fine particles in the sol, the bonding between these silica fine particles in the gel, and the formation of gel in the gel during the drying process It is thought that this contributed to the relaxation of the generated stress and made the gel larger.

実施例1 3モルのメチルアルコールと3モルの水と0.0005モルの
コリンを混合し,これに7.6gのヒドロキシプロピルセル
ロース(2%水溶液の20℃での粘度で400センチポイ
ズ)を添加し溶解させた。得られた溶液を1モルのシリ
コメトキシド(Si(OCH3)4)にゆっくりと加え,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120mm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0.6g/cm3
であり,クラックや割れは全くなかった。
Example 1 3 mol of methyl alcohol, 3 mol of water and 0.0005 mol of choline were mixed, and 7.6 g of hydroxypropyl cellulose (viscosity of a 2% aqueous solution at 20 ° C. was 400 centipoise) was added and dissolved. . The obtained solution was slowly added to 1 mol of silicomethoxide (Si (OCH 3 ) 4 ) and further thoroughly mixed to obtain a silica sol. This was put in a Teflon-coated glass dish with a diameter of 150 mm, sealed with aluminum foil, and gelled at room temperature. After that, a hole was opened in the lid, and the gel was dried in a thermostat of 50 ° C. for 2 weeks, then transferred to a thermostat of 120 ° C. and dried for 1 day to obtain a dry gel having a diameter of about 120 mm. The dry gel thus obtained has a bulk density of about 0.6 g / cm 3.
There were no cracks or breaks.

得られたゲルを空気中1300℃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。
When the obtained gel was heated and sintered in air to 1300 ° C, a transparent silica glass with a diameter of about 80 mm and a thickness of 5 mm without cracks or cracks was obtained. As a result of the analysis, this silica glass was in agreement with the silica glass.

実施例2 2%水溶液の20℃での粘度が4000センチポイズのヒドロ
キシプロピルセルロース2.3gを3モルのメチルアルコー
ル,3モルの水,0.0005モルのコリンとを混合した。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。
Example 2 2.3 g of hydroxypropyl cellulose having a viscosity of 4000 centipoise at 20 ° C. in a 2% aqueous solution was mixed with 3 mol of methyl alcohol, 3 mol of water and 0.0005 mol of choline. Then, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dry gel. The dried gel obtained was free of cracks and splits.

実施例3 2%水溶液の20℃での粘度が14000センチポイズのヒド
ロキシブチルセルロース1.2gを3モルのメチルアルコー
ル,3モルの水,0.0005モルのコリンとを混合した。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。
Example 3 1.2 g of hydroxybutyl cellulose having a viscosity of 14000 centipoise at 20 ° C. in a 2% aqueous solution was mixed with 3 mol of methyl alcohol, 3 mol of water and 0.0005 mol of choline. Then, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dry gel. The dried gel obtained was free of cracks and splits.

(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。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to easily manufacture a large-sized silica glass having no cracks or cracks by the Zolgel method. The size is basically not limited, and the shape can be any of plate, rod, and tube.

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。
Further, according to the present invention, silica glass can be manufactured at a lower cost than before, so that the application can be expanded not only to the fields of photomask base materials for IC manufacture which have been conventionally used but also to liquid crystal display base materials and the like.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、2
%水溶液の20℃での粘度が100〜10000センチポイズであ
るヒドロキシアルキルセルロースをシリコンアルコキシ
ド100重量部に対し0.1〜5.0重量添加することを特徴と
するシリカガラス製造法。
1. A silicon alkoxide is hydrolyzed to give a silica sol, which is gelled and dried to give a dry gel.
Then, in the method of producing the silica glass to be sintered, the silicon alkoxide is hydrolyzed to form silica sol.
% Aqueous solution having a viscosity of 100 to 10,000 centipoise at 20 ° C. is added in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicon alkoxide.
JP27645987A 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method Expired - Lifetime JPH0717388B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27645987A JPH0717388B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method
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
JP27645987A JPH0717388B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01119527A JPH01119527A (en) 1989-05-11
JPH0717388B2 true JPH0717388B2 (en) 1995-03-01

Family

ID=17569735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27645987A Expired - Lifetime JPH0717388B2 (en) 1987-10-31 1987-10-31 Silica glass manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0717388B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01119527A (en) 1989-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2635313B2 (en) Method for producing silica glass
JPH0717388B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH01119526A (en) Production of silica glass
JPH01138137A (en) Production of silica glass
JPH01119524A (en) Production of silica glass
JPH02248331A (en) Production of silica glass
JPH01138139A (en) Production of silica glass
JPH01138141A (en) Production of silica glass
JPH0755835B2 (en) Method for producing silica glass
JPH01119528A (en) Production of silica glass
JPH0259437A (en) Production of silica glass
JPH0717387B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH03141122A (en) Production of silica glass
JPH0259446A (en) Production of silica glass
JPH01138138A (en) Production of silica glass
JPH01138142A (en) Production of silica glass
JPH0829949B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH0829948B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH0822750B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH0829950B2 (en) Silica glass manufacturing method
JPH01138143A (en) Production of silica glass
JPH01138136A (en) Production of silica glass
JPH01138135A (en) Production of silica glass
JPH03137029A (en) Production of silica glass
JPH01138140A (en) Production of silica glass