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JPH0517172B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0517172B2
JPH0517172B2 JP61312770A JP31277086A JPH0517172B2 JP H0517172 B2 JPH0517172 B2 JP H0517172B2 JP 61312770 A JP61312770 A JP 61312770A JP 31277086 A JP31277086 A JP 31277086A JP H0517172 B2 JPH0517172 B2 JP H0517172B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cristobalite
quartz glass
powder
meshes
glass
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 - Fee Related
Application number
JP61312770A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63166730A (en
Inventor
Kyoichi Inagi
Fujio Iwatani
Ryohei Nakamura
Toshuki Kato
Katsuhiko Kenmochi
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.)
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Quartz Products 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 Shin Etsu Quartz Products Co Ltd filed Critical Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority to JP31277086A priority Critical patent/JPS63166730A/en
Publication of JPS63166730A publication Critical patent/JPS63166730A/en
Publication of JPH0517172B2 publication Critical patent/JPH0517172B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/06Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/02Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2203/00Production processes
    • C03C2203/10Melting processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2203/00Production processes
    • C03C2203/20Wet processes, e.g. sol-gel process
    • C03C2203/24Wet processes, e.g. sol-gel process using alkali silicate solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C2203/00Production processes
    • C03C2203/20Wet processes, e.g. sol-gel process
    • C03C2203/26Wet processes, e.g. sol-gel process using alkoxides

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は石英ガラスの製造方法、特には高純度
で天然石英ガラスと同等の耐熱性を有する、した
がつて半導体工業における熱処理用治具として有
用とされる石英ガラスの製造方法に関するもので
ある。 (従来の技術) 高純度石英ガラスの製造については天然水晶を
洗浄選別で精製するか、得られた天然石英ガラス
を電気分解する方法(国際公開特許W086/02919
参照)、あるいは四塩化けい素などのけい素化合
物を酸水素炎やプラズマ炎で加水分解や熱分解さ
せてシリカを作り、これを溶融ガラス化する方法
が知られている。 しかし、この天然水晶を始発材とするものはま
すます集積度が増加してきている半導体工業用と
しては純度がわるく、けい素化合物を始発材とす
る合成石英ガラスは多量のOH基を含有するため
に高温での寸法安定性に問題があるし、非常に高
価であるという不利がある。 そのため、この高純度石英ガラスの製造方法に
ついては金属アルコキシドのアルコール溶液ある
いは水ガラスのような無機けい酸塩からゲルを作
り、ついでこれを焼成して透明なシリカガラスを
作るという、いわゆるゾルーゲル法が提案されて
おり、これによれば不純物量が天然石英ガラスに
くらべて1/10〜1/100でガラスとしての均質性も
よく、さらには合成石英ガラスにくらべてエネル
ギーコストが著しく小さいので安価に石英ガラス
を得ることができるという利便性が与えられるけ
れども、これには製造工程での温度コントロール
を精密に行なわないと得られる石英ガラスにクラ
ツクが生じるほか焼成温度以上で使用すると発泡
するという不利な点があり、この対策が問題視さ
れている。 (発明の構成) 本発明はこのような不利を解決した石英ガラス
の製造方法に関するものであり、これは金属アル
コキシドまたは無機けい酸塩を原料としてゾルー
ゲル法で製造した非晶質二酸化けい素を加熱して
β−クリストバライトとし、ついでこのものを冷
却してα−クリストバライト粉末に転移させたの
ち、溶融ガラス化して石英ガラスとすることを特
徴とするものである。 すなわち、本発明者らは公知のゾルーゲル法に
おける不利を解決する方法について種々検討した
結果、従来公知のゾルーゲル法にしたがつて金属
アルコキシドのアルコール溶液または水ガラスの
ような無機けい酸塩の水溶液から非晶質二酸化け
い素を製造したのち、これを加熱してβ−クリス
トバライトとし、ついで冷却するとこれがα−ク
リストバライト粉末となるので、これを溶融して
ガラス化すれば高純度で耐熱性のよい石英ガラス
が電気分解のような後処理を必要とせずに容易に
得られることを見出すと共に、こゝに得られるβ
−クリストバライトを得るための加熱方法、α−
クリストバライト粉末の純化方法などについての
研究を進めて本発明を完成した。 本発明の方法はまず、金属アルコキシドまたは
無機けい酸塩から非晶質二酸化けい素を製造する
のであるが、これは公知のゾルーゲル法で行えば
よい。このゾルーゲル法は例えばテトラエトキシ
シラン〔Si(OC2H54〕のような金属アルコキシ
ドの水とエチルアルコールとの混合液または水ガ
ラスのような無機けい酸塩の水溶液を加温下で寒
天状にゾル化したのち、これを加熱してアルコー
ル、水を追い出して乾燥ゲルとして二酸化けい素
を得るものであるが、この方法によれば二酸化け
い素は非晶質のものとして取得される。 本発明の方法はついでこの公知のゾルーゲル法
で得た非晶質二酸化けい素を加熱処理してβ−ク
リストバライトとするものであり、この加熱はβ
−クリストバライトの融点である1723℃以下で行
われる必要があるが、特にはβ−クリストバライ
トへの転移速度が最大となる1630℃で行なうこと
が好ましい。例えばこの非晶質二酸化けい素はこ
れを1630℃で30時間加熱すると完全にβ−クリス
トバライトとなる。さらにこのβ−クリストバラ
イトへの転移はこれをナトリウム、カリウムなど
のアルカリ金属の水酸化物などのようなアルカリ
成分の存在下で行なうと上述のアルカリ成分無添
加の場合にくらべて10〜100倍の転移速度が1000
〜1200℃のような低温で達成される。例えば
NaOHの存在下に1200℃に加熱すれば非晶質二
酸化けい素を3時間でβ−クリストバライトとす
ることができる。 本発明の方法ではこのようにして得たβ−クリ
ストバライトはついでα−クリストバライト粉末
とされるのであるが、このクリストバライトが高
温ではβ−クリストバライトとして存在するが低
温ではα−クリストバライトとなるので、このα
−クリストバライトへの転移は上記のように加熱
によつて得られたβ−クリストバライトを単に常
温まで冷却するだけで達成される。この冷却によ
つてα−クリストバライトに転移するときに急激
に体積収縮を起し、クラツクが発生するので粉末
状のα−クリストバライトが容易に取得される。
この場合に始発材としての非晶質二酸化けい素が
ある粒度以下のものであるとクラツクが発生する
ことなく単に粒子が収縮するのみでより細かく粉
砕されることがない。このため得られるα−クリ
ストバライト粉末は後の溶融ガラス化にとつて不
都合な微粉末を含まない適度な粒度分布をもつた
ものとして得られる。具体的には325メツシユ上
であることが好ましい。上述のβ−クリストバラ
イトからα−クリストバライトへの転移により生
じるクラツク発生のために通常得られるα−クリ
ストバライト粉末は9メツシユ下のものとなる。
このものはすべて真空溶融や酸水素炎溶融によつ
て石英ガラスとすることができるが、高純度石英
ガラスを得るためには粗すぎると好ましくない。
すなわち、アルカリを添加してクリストバライト
化し、後に純化する場合粗い粒子に対しては純化
効果が不充分となるからである。具体的には32メ
ツシユ下であると純化効果が良好である。 要するに泡を含まず高純度の石英ガラスの製造
には32メツシユ下325メツシユ上のα−クリスト
バライト粉末が最も好ましいものである。 本発明の方法による石英ガラスの製造はこのよ
うにして得たα−クリストバライト粉末を溶融ガ
ラス化することによつて行われるが、β−クリス
トバライトを製造するときにアルカリ成分の存在
下に行われるとこのアルカリ成分が残存している
ので、このようなものは予めこれを純化処理して
おくことがよく、したがつてこのものは溶融ガラ
ス化に先立つて、フツ酸、塩酸、硝酸などのよう
な酸でその表面を洗浄するか、大気中で1500℃程
度にに加熱するかハロゲンガス雰囲気中で1300℃
程度に加熱処理しておくことがよい。 このように純化処理されたα−クリストバライ
ト粉末の溶融ガラス化はこのα−クリストバライ
ト粉末をその融点である1723℃以上の温度に加熱
すればよいが、これは酸水素炎溶融とするか電気
溶融とすればよい。なお、上記で得た非晶質二酸
化けい素をクリストバライトとせずに直接酸水素
炎溶融するとこの粒子は非晶質であるので含まれ
る吸蔵ガスが多く泡のある石英ガラスしか得られ
ない。特に電気溶融の場合には吸蔵ガスに起因す
る泡の発生が問題となる。酸水素炎溶融の場合に
は堆積速度(成長速度)を遅くすれば泡の少ない
石英ガラスを得ることができるが、火炎より導入
されるOH基が増大するため得られる石英ガラス
は十分な耐熱性を持つものとならない。 しかし、本発明の方法によればOH基含有量が
少なく、しかも泡の少ないシリカガラスを容易に
得ることができるという工業的な有利性が与えら
れる。 本発明の方法は上記したように金属アルコキシ
ドまたは水ガラスのような無機けい酸塩からゾル
ーゲル法で非晶質二酸化けい素を作り、ついでこ
れをβ−クリストバライトとしたのち、α−クリ
ストバライト粉末としてから溶融ガラス化して石
英ガラスを得るものであるが、これによれば非晶
質二酸化けい素が溶融に先立つて、結晶欠陥や吸
蔵ガスや水分のないほとんど化学量論組成の結晶
とされるので高粘度で泡のない石英ガラスを得る
ことができる。 同時に化学量論組成の結晶は不純物を含有し難
いためクリストバライト化により純化効果も期待
できる。 つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 1 テトラエトキシシラン(Si(OC2H54)1モル
に対して、0.01規定のアンモニア水を3モル、メ
タノール4モルの比率で混合撹拌してゾル液を作
り、このゾルをプラスチツクビーカーに注入し恒
温槽にて60℃の条件で100時間放置したのち、電
気炉中で昇温スピード200℃/hで1100℃まで昇
温し同温度で2時間加熱保持したところ、粉末状
の非晶質二酸化けい素が得られた。これを合成石
英ガラス製のボールミルで粉砕した後、ナイロン
製のフルイで分級し325メツシユ上32メツシユ下
の粉末(サンプル1)を得た。 ついで、この粉末を0.5%NaOH水溶液に浸漬
後瀘過し、100℃で乾燥することにより微量のNa
が均一に残存している粉末を得た。この粉末を電
気炉中で1200℃10時間加熱してβ−クリストバラ
イト化させ、ついで室温まで冷却してα−クリス
トバライト粉末とした。これを分級して325メツ
シユ上32メツシユ下の粉末(サンプル2)を得
た。この粉末を0.1規定のHNO3で浸漬洗浄した
後、塩素ガスと塩化水素との1:2モル比の混合
ガス気流中で1150℃において10時間加熱して脱ア
ルカリを行つたのち、再び分級して325メツシユ
上32メツシユ下の粉末(サンプル3)を得た。 つぎにこのようにして得たサンプル1〜3およ
び比較のため粒度が32メツシユ下325メツシユ上
の天然水晶粉(サンプル4)、合成石英ガラス粉
(サンプル5)を真空雰囲気の電気炉で1750℃で
1時間溶融してガラス塊を作り、このガラスの気
泡の状態とNa含有量をしらべたところ、第1表
に示したとおりの結果が得られた。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing quartz glass, and in particular to a method for producing quartz glass, which has high purity and heat resistance equivalent to natural quartz glass, and is therefore useful as a heat treatment jig in the semiconductor industry. This relates to a manufacturing method. (Prior art) For the production of high-purity quartz glass, natural quartz is purified by washing and sorting, or the obtained natural quartz glass is electrolyzed (International Publication Patent W086/02919)
), or by hydrolyzing or thermally decomposing a silicon compound such as silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame or plasma flame to produce silica, which is then melted into glass. However, products made from natural quartz have poor purity for use in the semiconductor industry, where the degree of integration is increasing, and synthetic quartz glass made from silicon compounds contains a large amount of OH groups. However, they have the disadvantage of having problems with dimensional stability at high temperatures and being very expensive. Therefore, the so-called sol-gel method is used to produce high-purity silica glass, which involves creating a gel from an alcoholic solution of a metal alkoxide or an inorganic silicate such as water glass, and then firing it to create transparent silica glass. According to this proposal, the amount of impurities is 1/10 to 1/100 compared to natural quartz glass, and the homogeneity of the glass is good, and the energy cost is significantly lower than that of synthetic quartz glass, making it cheaper. Although it provides the convenience of being able to obtain quartz glass, it has the disadvantage that the quartz glass will crack if the temperature is not precisely controlled during the manufacturing process, and it will foam if used above the firing temperature. There are several points that make this measure problematic. (Structure of the Invention) The present invention relates to a method for producing quartz glass that solves these disadvantages, and this involves heating amorphous silicon dioxide produced by a sol-gel method using a metal alkoxide or an inorganic silicate as a raw material. The process is characterized in that it is converted into β-cristobalite, which is then cooled to transform into α-cristobalite powder, and then melted and vitrified to form quartz glass. That is, as a result of various studies conducted by the present inventors on methods for solving the disadvantages of the known sol-gel method, the present inventors have found that, in accordance with the conventionally known sol-gel method, an alcohol solution of a metal alkoxide or an aqueous solution of an inorganic silicate such as water glass can be After producing amorphous silicon dioxide, it is heated to form β-cristobalite, and then cooled to form α-cristobalite powder. If this is melted and vitrified, it becomes high-purity, heat-resistant quartz. It has been discovered that the glass can be easily obtained without the need for post-treatments such as electrolysis, and the β
−Heating method for obtaining cristobalite, α−
The present invention was completed by conducting research on methods for purifying cristobalite powder. In the method of the present invention, first, amorphous silicon dioxide is produced from a metal alkoxide or an inorganic silicate, and this may be carried out by a known sol-gel method. In this sol-gel method, a mixture of water and ethyl alcohol of a metal alkoxide such as tetraethoxysilane [Si(OC 2 H 5 ) 4 ] or an aqueous solution of an inorganic silicate such as water glass is added to agar under heating. After forming a sol into a sol, this is heated to drive out alcohol and water to obtain silicon dioxide as a dry gel. According to this method, silicon dioxide is obtained in an amorphous form. In the method of the present invention, the amorphous silicon dioxide obtained by this known sol-gel method is then heat-treated to obtain β-cristobalite.
- It is necessary to carry out the process at a temperature below 1723°C, which is the melting point of cristobalite, but it is particularly preferable to carry out the process at 1630°C, where the rate of transformation to β-cristobalite is maximum. For example, when this amorphous silicon dioxide is heated at 1630°C for 30 hours, it completely turns into β-cristobalite. Furthermore, when this transition to β-cristobalite is carried out in the presence of an alkaline component such as a hydroxide of an alkali metal such as sodium or potassium, the transition to β-cristobalite is 10 to 100 times greater than when no alkali component is added. Transfer speed is 1000
Achieved at low temperatures such as ~1200℃. for example
By heating to 1200°C in the presence of NaOH, amorphous silicon dioxide can be converted into β-cristobalite in 3 hours. In the method of the present invention, the β-cristobalite thus obtained is then converted into α-cristobalite powder, but this cristobalite exists as β-cristobalite at high temperatures but becomes α-cristobalite at low temperatures.
-Transition to cristobalite is achieved by simply cooling β-cristobalite obtained by heating to room temperature as described above. As a result of this cooling, a rapid volumetric contraction occurs and cracks occur when the material transforms into α-cristobalite, so that powdered α-cristobalite can be easily obtained.
In this case, if the amorphous silicon dioxide used as the starting material is below a certain particle size, cracks will not occur and the particles will simply shrink and will not be pulverized into finer particles. Therefore, the α-cristobalite powder obtained has an appropriate particle size distribution and does not contain fine powders which are inconvenient for later melting and vitrification. Specifically, it is preferable to use 325 meshes. Due to the generation of cracks caused by the above-mentioned transition from β-cristobalite to α-cristobalite, the α-cristobalite powder normally obtained has a particle size of 9 mesh or less.
All of these materials can be made into quartz glass by vacuum melting or oxyhydrogen flame melting, but in order to obtain high-purity quartz glass, it is not preferable that the material is too coarse.
That is, if alkali is added to convert cristobalite and then purification is performed, the purification effect will be insufficient for coarse particles. Specifically, the purification effect is good when the mesh size is 32 meshes or less. In short, α-cristobalite powder of 32 mesh or lower and 325 mesh is most preferable for producing high-purity quartz glass that does not contain bubbles. The production of quartz glass according to the method of the present invention is carried out by melting and vitrifying the α-cristobalite powder obtained in this way. Since this alkaline component remains, it is best to purify this material in advance. Therefore, this material must be treated with hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc. before melting and vitrification. Clean the surface with acid or heat it to about 1500℃ in air or 1300℃ in a halogen gas atmosphere.
It is best to heat-treat to a certain degree. The thus purified α-cristobalite powder can be melted and vitrified by heating the α-cristobalite powder to a temperature above its melting point of 1723°C, but this can be done by oxyhydrogen flame melting or electric melting. do it. Note that if the amorphous silicon dioxide obtained above is directly melted in an oxyhydrogen flame without converting it into cristobalite, since the particles are amorphous, only quartz glass containing a large amount of occluded gas and having bubbles can be obtained. Particularly in the case of electric melting, generation of bubbles due to occluded gas is a problem. In the case of oxyhydrogen flame melting, it is possible to obtain quartz glass with fewer bubbles by slowing down the deposition rate (growth rate), but since the number of OH groups introduced by the flame increases, the resulting quartz glass does not have sufficient heat resistance. It does not become something that has. However, the method of the present invention has the industrial advantage of being able to easily obtain silica glass with a low OH group content and with few bubbles. As described above, the method of the present invention involves producing amorphous silicon dioxide from a metal alkoxide or an inorganic silicate such as water glass by a sol-gel method, then converting this into β-cristobalite, and then converting it into α-cristobalite powder. Silica glass is obtained by melting and vitrifying it, but prior to melting, amorphous silicon dioxide is turned into crystals with an almost stoichiometric composition free of crystal defects, occluded gas, and water, so it is highly efficient. It is possible to obtain bubble-free quartz glass with a high viscosity. At the same time, since crystals with a stoichiometric composition are difficult to contain impurities, a purifying effect can be expected by converting them to cristobalite. Next, examples of the present invention will be given. Example 1 1 mole of tetraethoxysilane (Si(OC 2 H 5 ) 4 ), 3 moles of 0.01 N aqueous ammonia and 4 moles of methanol were mixed and stirred to prepare a sol solution, and this sol was made into plastic. After pouring it into a beaker and leaving it in a constant temperature bath at 60℃ for 100 hours, the temperature was raised to 1100℃ at a temperature increase rate of 200℃/h in an electric furnace and kept at the same temperature for 2 hours. Amorphous silicon dioxide was obtained. This was ground in a ball mill made of synthetic quartz glass, and then classified with a nylon sieve to obtain a powder (sample 1) with a size of 325 mesh and below 32 mesh. Next, this powder was immersed in a 0.5% NaOH aqueous solution, filtered, and dried at 100°C to remove trace amounts of Na.
A powder in which remains uniformly was obtained. This powder was heated in an electric furnace at 1200°C for 10 hours to form β-cristobalite, and then cooled to room temperature to form α-cristobalite powder. This was classified to obtain a powder (sample 2) of 325 meshes and 32 meshes below. This powder was immersed and cleaned in 0.1N HNO3 , then heated at 1150°C for 10 hours in a mixed gas flow of chlorine gas and hydrogen chloride in a molar ratio of 1:2 to perform dealkalization, and then classified again. A powder of 325 meshes and 32 meshes below (sample 3) was obtained. Next, Samples 1 to 3 obtained in this manner, and for comparison, natural quartz powder (sample 4) and synthetic quartz glass powder (sample 5) with particle sizes of 32 mesh and 325 mesh were heated to 1750°C in an electric furnace in a vacuum atmosphere. The glass was melted for 1 hour to form a glass lump, and the bubble state and Na content of this glass were examined, and the results shown in Table 1 were obtained.

【表】 分析した。
また、このサンプル1〜5についてはこれを酸
水素炎溶融法で溶融してガラス化し、このものに
ついての気泡の状態のOH基含有量および1150℃
での粘度をしらべたところ、第2表に示したとお
りの結果が得られた。
[Table] Analyzed.
In addition, samples 1 to 5 were melted and vitrified using an oxyhydrogen flame melting method, and the OH group content in the bubble state and 1150℃
When the viscosity was examined, the results shown in Table 2 were obtained.

【表】 実施例 2 組成成分がNa2O 10重量%、SiO2 29重量%、
H2O 61重量%であるJIS3号の水ガラスを蒸留水
で希釈しSiO2含有量が15重量%の水溶液500gを
用意し、これに1規定の塩酸を撹拌しながら添加
してゲル化させ、このゲルを100℃で50時間乾燥
したのち、不活性ガス雰囲気の電気炉で昇温スピ
ード200℃/hで1000℃まで昇温し同温で3時間
加熱して粉末状の非晶質二酸化けい素を作り、こ
の粉末をサンプル1と同様に粉砕分級して325メ
ツシユ上32メツシユ下の粉末(サンプル6)を得
た。 この粉末をサンプル2と同様にβ−クリストバ
ライト化させてから分級し、325メツシユ上32メ
ツシユ下のα−クリストバライト粉末(サンプル
7)を作り、このα−クリストバライト粉末をサ
ンプル3と同様に脱アルカリし、分級して325メ
ツシユ上32メツシユ下の粉末(サンプル8)を得
た。 また、この粉末を更に粉砕分級して、325メツ
シユ下の微粉末(サンプル9)を作つた。サンプ
ル8と同様であるが分級範囲が32メツシユ上9メ
ツシユ下の粉末(サンプル10)を作つた。 ついで上記したサンプル4にNaOH水溶液を
添加しないで、1600℃30時間加熱し冷却して、α
−クリストバライト化させたが、これは多孔質の
弱い焼結体であるので軽く粉砕した後325メツシ
ユ上32メツシユ下の粉末(サンプル11)を得た。 つぎにこのようにして得たサンプル6〜11を真
空雰囲気の電気炉で1750℃で1時間溶融してガラ
ス塊を作り、このガラスの泡の状態とNa含有量
をしらべたところ、第3表に示したとおりの結果
が得られた。
[Table] Example 2 Composition components are Na 2 O 10% by weight, SiO 2 29% by weight,
Prepare 500 g of an aqueous solution with a SiO 2 content of 15% by diluting JIS No. 3 water glass containing 61% by weight of H 2 O with distilled water, and add 1N hydrochloric acid with stirring to gel it. After drying this gel at 100°C for 50 hours, the temperature was raised to 1000°C at a heating rate of 200°C/h in an electric furnace under an inert gas atmosphere, and heated at the same temperature for 3 hours to form powdered amorphous dioxide. Silicon was prepared, and this powder was crushed and classified in the same manner as Sample 1 to obtain a powder (Sample 6) with a size above 325 meshes and below 32 meshes. This powder was converted to β-cristobalite in the same manner as Sample 2, and then classified to produce α-cristobalite powder (Sample 7) with 325 meshes and 32 meshes lower, and this α-cristobalite powder was dealkalized in the same manner as Sample 3. , and classified to obtain a powder (sample 8) with a size of 325 meshes and 32 meshes below. In addition, this powder was further crushed and classified to produce a fine powder (sample 9) with a size of 325 mesh or less. A powder (sample 10) similar to sample 8 but with a classification range of 32 meshes above and 9 meshes below was prepared. Next, sample 4 described above was heated at 1600°C for 30 hours and cooled without adding NaOH aqueous solution, and α
- It was converted into cristobalite, which is a porous and weak sintered body, so it was lightly crushed to obtain a powder (sample 11) of 325 mesh and 32 mesh. Next, Samples 6 to 11 obtained in this way were melted at 1750℃ for 1 hour in an electric furnace in a vacuum atmosphere to make a glass lump, and the state of the bubbles and Na content of this glass were examined. The results shown in were obtained.

【表】 また、このサンプル6〜11についてはこれを酸
水素炎で溶融してガラス化し、このものについて
の泡の状態とOH基含有量および1150℃での粘度
をしらべたところ、第4表に示したとおりの結果
が得られた。
[Table] In addition, Samples 6 to 11 were melted in an oxyhydrogen flame and vitrified, and the foam state, OH group content, and viscosity at 1150°C were examined, and the results are shown in Table 4. The results shown in were obtained.

【表】 以上詳細に説明したように、第一に第1表と第
3表のサンプル3、8、10および11で示したよう
に高純度のα−クリストバライト粉末から真空溶
融によつて泡のない良好な石英ガラスが得られる
ことが明らかである。 第二に第2表、第4表のサンプル3、8、10お
よび11に示したように、α−クリストバライト粉
末から泡もなく耐熱性の良好な石英ガラスを得る
ことができる。サンプル2および7に示したよう
にアルカリの残存があつたり、サンプル9のよう
に微粉末であつたりすると成長速度が遅くなるが
ほぼ同様の良好な石英ガラスが得られる。 以上綜合的に評価して純度、泡および耐熱性す
べてにすぐれた石英ガラスは従来の天然石英ガラ
スおよび合成石英ガラスからは得られず、本発明
の最適例サンプル3、8からのみ得られることが
明らかである。
[Table] As explained in detail above, first, as shown in Samples 3, 8, 10 and 11 in Tables 1 and 3, bubbles were removed from high-purity α-cristobalite powder by vacuum melting. It is clear that good quartz glass can be obtained. Second, as shown in Samples 3, 8, 10 and 11 in Tables 2 and 4, silica glass with no bubbles and good heat resistance can be obtained from α-cristobalite powder. If there is a residual alkali as shown in Samples 2 and 7, or if there is a fine powder as in Sample 9, the growth rate will be slower, but almost the same good quartz glass will be obtained. Based on the above comprehensive evaluation, quartz glass with excellent purity, foam, and heat resistance cannot be obtained from conventional natural quartz glass or synthetic quartz glass, but can only be obtained from optimal samples 3 and 8 of the present invention. it is obvious.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 金属アルコキシドまたは無機けい酸塩を原料
としてゾルーゲル法で製造した非晶質二酸化けい
素を加熱してβ−クリストバライトとし、ついで
このものを冷却してα−クリストバライト粉末に
転移させたのち、溶融ガラス化することを特徴と
する石英ガラスの製造方法。 2 非晶質二酸化けい素の加熱によるβ−クリス
トバライト化をアルカリ成分の存在下で行う特許
請求の範囲第1項記載の石英ガラスの製造方法。 3 α−クリストバライト粉末が9メツシユ下で
ある特許請求の範囲第1項記載の石英ガラスの製
造方法。 4 α−クリストバライト粉末が32メツシユ下、
325メツシユ上のものである特許請求の範囲第1
項記載の石英ガラスの製造方法。 5 溶融ガラス化がα−クリストバライト粉末を
純化処理したのちに行われる特許請求の範囲第1
項記載の石英ガラスの製造方法。 6 α−クリストバライト粉末の純化処理が加熱
処理、ハロゲン成分存在下での加熱処理または酸
洗浄処理のいずれかまたはそれらの組合せである
特許請求の範囲第5項記載の石英ガラスの製造方
法。
[Claims] 1. Amorphous silicon dioxide produced by a sol-gel method using a metal alkoxide or inorganic silicate as a raw material is heated to form β-cristobalite, which is then cooled and transformed into α-cristobalite powder. A method for producing quartz glass, which comprises: 2. The method for producing quartz glass according to claim 1, wherein amorphous silicon dioxide is converted into β-cristobalite by heating in the presence of an alkali component. 3. The method for producing quartz glass according to claim 1, wherein the α-cristobalite powder is less than 9 meshes. 4 α-cristobalite powder is below 32 meshes,
325 mesh first claim
The method for producing quartz glass described in Section 1. 5. Claim 1 in which the molten vitrification is performed after purifying α-cristobalite powder
The method for producing quartz glass described in Section 1. 6. The method for producing quartz glass according to claim 5, wherein the purification treatment of the α-cristobalite powder is a heat treatment, a heat treatment in the presence of a halogen component, or an acid washing treatment, or a combination thereof.
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