JPH10203821A - Production of synthetic quartz glass powder and quartz glass formed product - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a formed product composed by melting a quartz glass powder from devitrifying at the time of its long-term service at high temperatures by passing at least either one of an alkoxysilane and water through a filter before starting a hydrolytic reaction when drying a gel prepared by hydrolyzing the alkoxysilane, baking the dried gel and obtaining a synthetic quartz glass powder. SOLUTION: At least either one of an alkoxysilane and water, preferably both, more preferably all the liquids introduced into a reactional system are passed through a filter having preferably <=0.5μm, more preferably <=0.3μm absolute filtration accuracy before starting a hydrolytic reaction. A multistage filter is preferably used as the filter and at least either of the alkoxysilane and water is successively passed through the filters respectively having <=0.5μm, <=0.2μm and <=0.1μm absolute filtration accuracy. Thereby, foreign materials affecting the devitrification can surely be removed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度合成石英ガ
ラス粉末の製造方法、及びこれを溶融成形してなる石英
ガラス成形体の製造方法に関する。[0001] The present invention relates to a method for producing a high-purity synthetic quartz glass powder and a method for producing a quartz glass compact obtained by melting and molding the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野、半導体産業等で使用
されるガラス製品においては、その品質に関して非常に
厳しい管理が行われている。このような高純度のガラス
の製造方法としては、主に、（１）天然石英を精製して
用いる方法、（２）四塩化珪素等の気体珪素化合物の酸
水素炎中での加水分解、熱分解で発生したヒュームを用
い、これを溶融成形する気相合成法、（３）シリコンア
ルコキシド等の液相での加水分解、ゲル化等により得た
シリカゲル粉末を、焼成して得た合成石英粉を用いる方
法、等が知られている。2. Description of the Related Art In recent years, glass products used in the optical communication field, the semiconductor industry, and the like have been subjected to very strict control over their quality. The method for producing such high-purity glass mainly includes (1) a method of purifying and using natural quartz, (2) hydrolysis of a gaseous silicon compound such as silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame, and heat. Synthetic quartz powder obtained by calcining silica gel powder obtained by fusing the fume generated by decomposition and melting it, and (3) hydrolyzing in the liquid phase such as silicon alkoxide, gelling, etc. Are known.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のうち（１）の方法では、微量不純物含有量の低減に限
界があり、（２）の方法では、極めて製造コストが高い
等の問題がある。（３）のシリカゲルを用いる方法、特
にシリコンアルコキシドを原料としたシリカゲル粉末を
用いる方法では、（２）の方法に比べると、安価に微量
不純物含有率が低い合成石英ガラスが得られるが、要求
レベルを必ずしも満たしているとは言えない。更に、理
由は明らかではないが、（３）の方法では、合成石英粉
を溶融してなる石英ガラス成形体を１４００〜１５００
℃の高温で長時間使用した際に、結晶化（一般に失透と
呼ばれる現象）が生ずることがあった。この失透部分
は、分析の結果、クリストバライトであり、これが特に
シリコン単結晶引き上げ中に〓離して混入すると、シリ
コン単結晶の歩留まりを低下させるという問題を起こす
ことが知られている。また、加熱冷却を繰り返して使用
する様な用途においては、結晶質（クリストバライト）
と非晶質部分の熱膨張率の差により、強度低下を招くこ
とが懸念される。However, the method (1) has a limit in reducing the content of trace impurities, and the method (2) has a problem that the production cost is extremely high. In the method using silica gel of (3), particularly using silica gel powder using silicon alkoxide as a raw material, synthetic quartz glass having a low content of trace impurities can be obtained at lower cost than the method of (2). Is not always satisfied. Further, although the reason is not clear, in the method (3), the quartz glass molded body obtained by melting the synthetic quartz powder is 1400 to 1500.
When used for a long time at a high temperature of ℃, crystallization (a phenomenon generally called devitrification) may occur. As a result of analysis, this devitrified portion is cristobalite, and it is known that if it separates during the pulling of the silicon single crystal, it may cause a problem of lowering the yield of the silicon single crystal. In applications where heating and cooling are repeated, crystalline (Cristobalite)
There is a concern that a difference in the thermal expansion coefficient between the amorphous part and the amorphous part may cause a decrease in strength.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らが上
記課題を解決し、成形体として高温使用した際に失透を
生じない合成石英ガラス粉末を得るべく鋭意検討したと
ころ、原料として用いるシリコンアルコキシド及び水に
ついて特定の処理を施すことにより、得られた合成石英
ガラス粉末は、これを溶融成形して得られる成形体の失
透を防止することができるものとなることを見出し、本
発明に到達した。すなわち、本発明は、アルコキシシラ
ン及び水を、加水分解反応開始前に、予めフィルターを
通すことを特徴とする合成石英ガラス粉末の製造方法、
及びこの合成石英ガラス粉末を用いて得られた石英ガラ
ス成形体、に存する。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied to obtain a synthetic quartz glass powder which does not cause devitrification when used at a high temperature as a molded product. The present inventors have found that by performing a specific treatment on silicon alkoxide and water, the obtained synthetic quartz glass powder can prevent devitrification of a molded product obtained by melt-molding the same, and the present invention Reached. That is, the present invention provides a method for producing a synthetic quartz glass powder, which comprises passing an alkoxysilane and water through a filter before starting the hydrolysis reaction,
And a quartz glass compact obtained using the synthetic quartz glass powder.

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明で原料として用いられるアルコキシシラン
は、特に限定されるものではないが、得られる合成石英
ガラス粉へのカーボンの残存を容易に防止できる点から
珪素に結合している基の全てが加水分解可能な基である
ものが好ましく、特に塩素等の残存も防止できる点から
テトラアルコキシシランが特に好ましい。テトラアルコ
キシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエ
トキシシラン等のＣ１〜Ｃ４の低級アルコキシシラン、
或いはその低縮合物であるオリゴマーが、加水分解が容
易でありシリカゲル中への炭素残存が少ない点から好ま
しい。特に価格の安価な点からはテトラメトキシシラン
が望ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the alkoxysilane used as a raw material in the present invention is not particularly limited, but all of the groups bonded to silicon can be easily prevented from remaining carbon in the obtained synthetic quartz glass powder. Those which are hydrolyzable groups are preferable, and tetraalkoxysilane is particularly preferable in that the residual of chlorine and the like can be prevented. Examples of the tetraalkoxysilane include C1-C4 lower alkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane;
Alternatively, an oligomer which is a low condensate thereof is preferable because hydrolysis is easy and carbon residue in silica gel is small. Particularly, tetramethoxysilane is desirable from the viewpoint of low cost.

【０００５】アルコキシシランの加水分解によるシリカ
ゲル粉末の製造は、いわゆるゾルゲル法として公知の方
法により、アルコキシシランと水とを反応させることに
よって行われる。水の使用量は通常、アルコキシシラン
中のアルコキシ基の１倍当量以上から１０倍当量以下の
範囲から選択される。この際、必要に応じて、水と相溶
性のあるアルコール類やエーテル類等の有機溶媒を混合
して使用しても良い。使用されるアルコールの代表例と
しては、メタノール、エタノール等の低級脂肪族アルコ
ールが挙げられる。ここで本発明においては、これらの
反応系に導入されるアルコキシシラン、及び水の少なく
とも一方を、加水分解反応開始前に予めフィルターを通
し、濾過することを特徴とする。このためにはアルコキ
シシラン及び水の少なくとも一方を、予め反応系に導入
される前に、フィルターを通しておけばよい。こうし
て、フィルターを通すことによって最終的に得られた合
成石英ガラス粉は、溶融成形時の失透が防止され、透明
度が特に優れた成形体を得ることができる。この理由は
明らかではないが、フィルターで除去可能な粒状異物が
失透のメカニズムに何らかの役割を果たしているものと
考えられる。好ましくは、アルコキシシラン及び水の双
方をフィルターを通すことが望ましい。更に好ましく
は、これらの反応系に導入される液体の全てをフィルタ
ーを通した後に反応系に導入する。フィルターの開口径
としては、１μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下のも
のを使用する。また、フィルターの絶対濾過精度で定義
すると、１．５μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下、
より好ましくは０．３μｍ以下のものを使用する。ここ
で言う絶対濾過精度とは、ＯＳＵ Ｆ−２試験によって
粒子径（ｘμｍ）毎の濾過前、濾過後の粒子数の比βｘ
を次式によって求め、βｘの値が１（粒子径ｘμｍの粒
子の除去率が１００％）となる中の最大径を言う。 βｘ＝ｘμｍ以上の濾過前の粒子数／ｘμｍ以上の濾過
後の粒子数 すなわち、ガラスの高温使用時の結晶化への影響の大き
い不純物物質は、分子レベルの大きさで均一分散してい
る形態よりも、ある程度の大きさを有した粒子状異物が
主要因になると推測される。フィルターの材質は金属不
純物含有量の少ない有機高分子系（ポリプロピレン、ポ
リ四フッ化エチレン等）、或いはセラミック多孔質体の
ものが好ましい。更に得られる成形体の失透防止効果を
確実にするためには、フィルターとして多段のフィルタ
ーをを用いるのが望ましい。具体的には、アルコキシシ
ラン及びの少なくとも一方を、絶対濾過精度が各々０．
５μｍ以下、０．２μｍ以下及び０．１μｍ以下のフィ
ルターを順次通すことが好ましい。これにより、失透に
影響する異物が確実に除去できるためではないかと考え
られる。The production of silica gel powder by hydrolysis of alkoxysilane is carried out by reacting alkoxysilane with water by a method known as a so-called sol-gel method. The amount of water used is usually selected from the range of 1 to 10 equivalents of the alkoxy group in the alkoxysilane. At this time, if necessary, an organic solvent such as an alcohol or an ether which is compatible with water may be mixed and used. Representative examples of the alcohol used include lower aliphatic alcohols such as methanol and ethanol. Here, the present invention is characterized in that at least one of the alkoxysilane and water introduced into these reaction systems is filtered through a filter in advance before the start of the hydrolysis reaction. For this purpose, at least one of the alkoxysilane and water may be passed through a filter before being introduced into the reaction system in advance. In this way, the synthetic quartz glass powder finally obtained by passing through a filter is prevented from being devitrified at the time of melt molding, and a molded article having particularly excellent transparency can be obtained. Although the reason is not clear, it is considered that the particulate foreign matter that can be removed by the filter plays some role in the mechanism of devitrification. Preferably, it is desirable to pass both alkoxysilane and water through a filter. More preferably, all of the liquids introduced into the reaction system are introduced into the reaction system after passing through a filter. A filter having an opening diameter of 1 μm or less, preferably 0.3 μm or less is used. Further, when defined by the absolute filtration accuracy of the filter, 1.5 μm or less, preferably 0.5 μm or less,
More preferably, those having a size of 0.3 μm or less are used. The absolute filtration accuracy referred to here is a ratio βx of the number of particles before and after filtration for each particle size (x μm) by the OSU F-2 test.
Is determined by the following equation, and refers to the maximum diameter at which the value of βx is 1 (the removal rate of particles having a particle diameter of x μm is 100%). βx = the number of particles before filtration of xμm or more / the number of particles after filtration of xμm or more. That is, the form in which the impurity substance having a large influence on the crystallization when the glass is used at a high temperature is uniformly dispersed in a molecular level. Rather, it is presumed that particulate foreign matters having a certain size are the main factors. The filter is preferably made of an organic polymer (polypropylene, polytetrafluoroethylene, or the like) having a low content of metal impurities, or a porous ceramic material. In order to further ensure the devitrification prevention effect of the obtained molded body, it is desirable to use a multi-stage filter as a filter. Specifically, the absolute filtration accuracy of at least one of alkoxysilane and at least one of each is set to 0.1.
It is preferable to sequentially pass a filter of 5 μm or less, 0.2 μm or less, and 0.1 μm or less. This is considered to be because foreign matters affecting devitrification can be reliably removed.

【０００６】この加水分解反応には、触媒として塩酸、
酢酸等の酸や、アンモニア等のアルカリを触媒として添
加しても良い。なお、当然の事ながら、ここで使用する
反応系に導入される物質は全て高純度とするのが望まし
い。加水分解生成物のゲル化は、通常加熱下或いは常温
で実施される。加熱を行うとゲル化の速度を向上するこ
とができるので、加熱の程度を調節することにより、ゲ
ル化時間を調節することができる。シリカゲルを得るに
は、これら公知の方法をいずれも特に限定されず採用す
ることができるが、一般にはシリカゲルを沈殿物として
生成させるよりも、全体を１個のゼリー状のゲルとし、
これを粉砕して粉砕シリカゲル粉末として以下の工程に
処するのが、得られる石英粉の物性が特に優れ、上澄み
との分離等、余分な工程を要さないため、望ましい。[0006] In this hydrolysis reaction, hydrochloric acid as a catalyst,
An acid such as acetic acid or an alkali such as ammonia may be added as a catalyst. Naturally, it is desirable that all substances introduced into the reaction system used here have high purity. Gelation of the hydrolysis product is usually carried out under heating or at room temperature. Since the rate of gelation can be increased by heating, the gelation time can be adjusted by adjusting the degree of heating. In order to obtain silica gel, any of these known methods can be employed without particular limitation, but in general, rather than generating silica gel as a precipitate, the whole is formed into one jelly-like gel,
It is desirable to grind this and subject it to the following steps as a crushed silica gel powder because the resulting quartz powder has particularly excellent physical properties and does not require an extra step such as separation from the supernatant.

【０００７】こうして得られたシリカゲルを必要に応じ
て粉砕等により細分化し、シリカゲル粉末とする。ま
た、一般には後述する焼成に先駆けてシリカゲルを乾燥
する。この場合、ゲルを細分化してから乾燥しても良い
し、乾燥してから細分化しても良い。いずれにしても、
乾燥後の粒径が、１０〜１０００μｍ、好ましくは１０
０〜６００μｍとなるよう細分化を行い、平均粒径を１
５０〜３００μｍとする。乾燥は常圧下でも減圧下でも
良く、加熱温度は条件によっても異なるが、通常５０〜
２００℃である。また、操作は回分、連続のいずれによ
っても行うことが出来る。乾燥の程度は、通常、水の含
有量で１〜３０重量％まで行われる。[0007] The silica gel thus obtained is subdivided as necessary by pulverization or the like to obtain silica gel powder. In general, the silica gel is dried prior to baking described below. In this case, the gel may be finely divided and then dried, or may be dried and then finely divided. In any case,
The particle size after drying is 10-1000 μm, preferably 10
Subdivision is performed to a size of 0 to 600 μm, and the average particle size is 1
It is 50 to 300 μm. Drying may be performed under normal pressure or reduced pressure, and the heating temperature varies depending on the conditions.
200 ° C. The operation can be performed either batchwise or continuously. The degree of drying is usually from 1 to 30% by weight in terms of water content.

【０００８】このようにして得られた乾燥シリカゲル粉
末は、最終的に、１０００〜１３００℃の温度領域で加
熱し無孔化させて合成石英粉とするが、３００〜６００
℃の温度領域での保持時間を長くし、吸着アルコール或
いはアルコキシ基に由来するカーボン成分を、ゲルの封
孔が生じる前に十分に除去してやる方が溶融時の発泡を
抑制する上で好ましい。また、焼成の雰囲気としては、
少なくとも６００℃付近までは酸素含有雰囲気とするこ
とが好ましい。更に、シラノール基の含有量の低い石英
ガラス粉末を得るためには、水分含有量の低いガス、具
体的には、露点ー２０℃以下、好ましくは露点−４０℃
以下のガスを系内に導入しながら焼成を行う。この時に
導入するガスについては、金属ミスト等の不純物が系内
に入らないよう、予めフィルターにより濾過したものを
使用する。フィルターの能力としては、１μｍ以上、好
ましくは０．５μｍ以上の粒子を除去できる性能のもの
を選択する。また、フィルターの材質としては、高純度
の有機高分子系、具体的には、ポリプロピレン、テフロ
ン製のものが好適に用いられる。有機高分子系であって
も、灰分量の高いもの、特にアルカリ、アルカリ土類系
金属含有量の高いものは好ましくない。焼成の最高温度
における保持時間は、温度によりシラノール基の減少速
度が異なるため、保持時間もおのずと異なってくるが、
通常１０〜１００Ｈｒの範囲である。The dried silica gel powder thus obtained is finally heated in a temperature range of 1000 to 1300 ° C. to make it nonporous to obtain a synthetic quartz powder.
It is preferable to prolong the holding time in the temperature range of ° C. and to sufficiently remove the carbon component derived from the adsorbed alcohol or the alkoxy group before the formation of pores in the gel in order to suppress foaming during melting. The firing atmosphere is as follows:
It is preferable to use an oxygen-containing atmosphere at least up to around 600 ° C. Furthermore, in order to obtain a quartz glass powder having a low silanol group content, a gas having a low water content, specifically, a dew point of -20 ° C or less, preferably a dew point of -40 ° C
The firing is performed while introducing the following gases into the system. As the gas introduced at this time, a gas previously filtered by a filter is used so that impurities such as metal mist do not enter the system. As the capacity of the filter, a filter capable of removing particles of 1 μm or more, preferably 0.5 μm or more is selected. As the material of the filter, a high-purity organic polymer, specifically, a material made of polypropylene or Teflon is preferably used. Even among organic polymers, those having a high ash content, particularly those having a high alkali or alkaline earth metal content are not preferred. The holding time at the maximum temperature of firing is different because the rate of reduction of silanol groups varies depending on the temperature, so the holding time naturally also differs,
Usually, it is in the range of 10 to 100 hours.

【０００９】合成石英ガラス粉を溶融成形し、最終製品
として使用した際に失透（結晶化）し易いか否かは、次
のような加速評価法で予想することができることを見出
した。すなわち、合成石英ガラス粉５０ｇをルツボ等の
耐熱容器に入れ、１７８０〜１８００℃の温度で真空溶
融、冷却しインゴットを作製する。このインゴットを、
１６３０℃の範囲に加熱し５時間保持し、冷却する。こ
のインゴットの中を観察すると、数十〜１ｍｍ程度の白
色球状に変化したものが観察されることがあるが、これ
が問題となる「失透（結晶化）スポット」である。本発
明者らが研究を重ねた結果、この「失透スポット」の発
現数と、最終製品に成型しこれを使用時に発生する結晶
化との間に、大きな相関のあることが判り、２０μｍφ
以上の大きさの失透スポットが５個／５０ｇ以下、好ま
しくは、２個／５０ｇ以下である様な合成石英ガラス粉
末を用いて、シリコン単結晶引き上げ用ルツボ等、高温
で使用する石英ガラス部材を製造すれば、この石英ガラ
ス部材を通常の条件下で使用しても問題となるようなガ
ラスの結晶化現象が生じないことが判明した。[0009] It has been found that whether synthetic quartz glass powder is melt molded and easily devitrified (crystallized) when used as a final product can be predicted by the following accelerated evaluation method. That is, 50 g of the synthetic quartz glass powder is put into a heat-resistant container such as a crucible, melted in a vacuum at a temperature of 1780 to 1800 ° C., and cooled to produce an ingot. This ingot,
Heat to 1630 ° C., hold for 5 hours, and cool. When observing inside the ingot, a white sphere of about several tens to 1 mm may be observed, which is a problematic “devitrification (crystallization) spot”. As a result of repeated studies by the present inventors, it has been found that there is a large correlation between the number of occurrences of this "devitrification spot" and the crystallization that occurs when the final product is molded and used.
A quartz glass member used at a high temperature, such as a crucible for pulling a silicon single crystal, using a synthetic quartz glass powder having a devitrification spot having a size of 5 pieces / 50 g or less, preferably 2 pieces / 50 g or less. It has been found that the production of the quartz glass member does not cause a problem of glass crystallization, which is a problem even when the quartz glass member is used under normal conditions.

【００１０】失透スポットの大きさは、例えば光学顕微
鏡等を用いて拡大して測定することができる。失透スポ
ットの形状がほぼ球形であれば、その直径をもって大き
さを規定する。失透スポットの形状は必ずしも球形でな
いこともあるが、その場合は、長径で大きさを規定す
る。なお、失透スポットの発生する機構は明らかではな
いが、ある程度の大きさを有した核形成物質が合成石英
ガラス粉中に存在することにより、高温使用時に結晶化
を生じることが考えられる。このため、例えば上述した
フィルターの使用が効果的なのではないかと推測され
る。一方、ガラス中の微量金属不純物測定に関して、通
常良く行われる、石英ガラス粉をフッ酸溶解して得られ
た残さを硝酸、硫酸等で溶解・抽出し、ＩＣＰ分析、或
いは、原子吸光分析で求める手法では、失透（結晶化）
への影響度を差別化できず、不純物の混入形態に依存性
があり、上述のインゴット中に発生した２０μｍφ以上
の大きさの白色失透スポットを評価する手法が極めて有
効である。こうして得られた本発明の合成石英ガラス粉
は、公知の方法により溶融成形して石英ガラス成形体と
することができる。すなわち、アークメルト法、ベルヌ
ーイ法の真空溶融法等種々の成形法により、シリコン単
結晶引き上げ用ルツボ、拡散炉のチュープや治具等の半
導体製造用石英ガラス部材等、高温強度の要求される高
純度石英ガラス部材として特に好適である。勿論、光フ
ァイバー、ＩＣ封止材等、高温での使用以外の用途に使
用しても差し支えない。以下、実施例により、更に詳細
に説明する。[0010] The size of the devitrification spot can be measured by enlarging it using, for example, an optical microscope or the like. If the shape of the devitrification spot is substantially spherical, the size is defined by its diameter. The shape of the devitrification spot may not always be spherical, but in that case, the size is defined by the long diameter. The mechanism by which the devitrification spots are generated is not clear, but it is considered that crystallization occurs when used at a high temperature due to the presence of a nucleation substance having a certain size in the synthetic quartz glass powder. For this reason, it is presumed that the use of the above-described filter is effective, for example. On the other hand, regarding the measurement of trace metal impurities in glass, the residue obtained by dissolving quartz glass powder with hydrofluoric acid, which is usually performed, is dissolved and extracted with nitric acid, sulfuric acid, etc., and is obtained by ICP analysis or atomic absorption analysis. In the method, devitrification (crystallization)
The method of evaluating the white devitrification spot having a size of 20 μmφ or more generated in the ingot described above is extremely effective because the influence degree on the white spots cannot be differentiated and depends on the form of impurity contamination. The synthetic quartz glass powder of the present invention thus obtained can be melt-molded by a known method to form a quartz glass molded body. That is, by a variety of forming methods such as an arc melt method and a vacuum melting method of a Bernoulli method, a crucible for pulling a silicon single crystal, a quartz glass member for semiconductor manufacturing such as a tube or a jig of a diffusion furnace, or the like, which requires high-temperature strength, is required. It is particularly suitable as a pure quartz glass member. Of course, it may be used for applications other than those used at high temperatures, such as optical fibers and IC sealing materials. Hereinafter, an example will be described in more detail.

【００１１】（実施例１） （ドライシリカゲル粉末の調製）平均開口径０．２５μ
ｍ（絶対濾過精度０．３μｍ）のポリフロピレン製のフ
ィルターを通した高純度テトラメトキシシランと水を反
応させ、塊状のウェットゲルを得た。続いて、この塊状
のウェットゲルを網式粉砕機で粉砕した後、減圧下で加
熱乾燥し、粉状のドライシリカゲルを得た。この粉状の
ドライシリカゲルを振動式篩別機で分級し、１００μ以
上５００μ以下の粒子を取得した（以下、「ドライシリ
カゲル粉末」という。）このドライシリカゲル粉末の平
均粒径は２５０μｍであった。(Example 1) (Preparation of dry silica gel powder) Average opening diameter 0.25μ
Then, high-purity tetramethoxysilane passed through a filter made of poly (propylene) of m (absolute filtration accuracy: 0.3 μm) was reacted with water to obtain a lump wet gel. Subsequently, the lump-shaped wet gel was pulverized by a net pulverizer and then dried by heating under reduced pressure to obtain powdery dry silica gel. The powdery dry silica gel was classified with a vibrating sieve to obtain particles having a particle size of 100 μm or more and 500 μm or less (hereinafter referred to as “dry silica gel powder”). The average particle diameter of the dry silica gel powder was 250 μm.

【００１２】（焼成）概略を図１に示すロータリーキル
ンを用いて、以下に説明する加熱処理を行った。図１
中、６はドライゲルホッパー、７はテーブルフィーダ
ー、８は炉心管、９は供給口、１０は供給口ドーナツ状
堰、１１は空気供給管、１３は排出口ドーナツ状堰、１
２は排出口、１４は処理粉受器、１５は第１加熱ヒータ
ー、１６は第２加熱ヒーター、１７は第３加熱ヒータ
ー、１８は第４加熱ヒーター、１９は第５加熱ヒータ
ー、２０はドライシリカゲル粉末である。このロータリ
ーキルンの炉心管は材質が石英で、長さ（加熱ゾー
ン）：２ｍ、内径：２００ｍｍ、供給口ドーナツ状堰開
口径：４０ｍｍ、排出口ドーナツ状堰開口径：４０ｍｍ
の寸法を有する。また、炉心管は、傾斜角度が０．５°
に成るように調節した。(Firing) Using a rotary kiln whose outline is shown in FIG. 1, a heat treatment described below was performed. FIG.
Reference numeral 6 denotes a dry gel hopper, 7 denotes a table feeder, 8 denotes a furnace tube, 9 denotes a supply port, 10 denotes a supply port donut-shaped weir, 11 denotes an air supply pipe, 13 denotes an outlet donut-shaped weir, 1
2 is an outlet, 14 is a processing powder receiver, 15 is a first heater, 16 is a second heater, 17 is a third heater, 18 is a fourth heater, 19 is a fifth heater, and 20 is a dry heater. It is a silica gel powder. The furnace tube of this rotary kiln is made of quartz and has a length (heating zone) of 2 m, an inner diameter of 200 mm, a supply port donut-shaped weir opening diameter of 40 mm, and a discharge port donut-shaped weir opening diameter of 40 mm.
With dimensions of The core tube has an inclination angle of 0.5 °.
Was adjusted to be.

【００１３】まず、各加熱ヒーターを５００℃に昇温
し、炉心管を４ｒｐｍで回転させつつ、粉状のドライシ
リカゲルを６．２ｋｇ／Ｈｒで、絶対濾過精度０．１μ
のフィルターを通した露点−４５℃の脱湿空気を４５０
０リットル／Ｈｒで供給口より供給した。排出口より排
出された粉体を、続いて、同様のロータリーキルンを用
い、以下に示す条件で再度加熱処理した。第１加熱ヒー
ター：６００℃、第２加熱ヒーター：７００℃、第３加
熱ヒーター：８５０℃、第４加熱ヒーター：１０００
℃、第５加熱ヒーター：１０６０℃に昇温し、炉心管を
４ｒｐｍで回転させつつ、粉体を６．５ｋｇ／Ｈｒで、
空気を１０００リットル／Ｈｒで供給口より供給し、加
熱処理を施した粉体を得た。この粉体の平均粒径は、２
０５μｍであった。First, while heating each heater to 500 ° C. and rotating the furnace tube at 4 rpm, the powdery dry silica gel was dried at 6.2 kg / Hr at an absolute filtration accuracy of 0.1 μm.
Dehumidified air with a dew point of -45 ° C
It was supplied from the supply port at 0 liter / Hr. The powder discharged from the discharge port was subsequently heated again using the same rotary kiln under the following conditions. First heater: 600 ° C., second heater: 700 ° C., third heater: 850 ° C., fourth heater: 1000
° C, 5th heater: The temperature was raised to 1060 ° C, and the powder was heated at 6.5 kg / Hr while rotating the furnace tube at 4 rpm.
Air was supplied from the supply port at 1000 L / Hr to obtain a heat-treated powder. The average particle size of this powder is 2
It was 05 μm.

【００１４】上述の加熱処理を施した粉体１３０ｋｇ
を、５５０ｍｍφ×６００ｍｍＨの石英ガラス製ルツボ
に仕込んだ。続いて、図２に示すように、中心部に、石
英ガラス管を挿入し、露点−４５℃の脱湿空気を粉体１
ｋｇ当たり、６リットル／Ｈｒで供給した。同流量の脱
湿空気を供給しつつ１２００℃で、６０時間保持した。
焼成終了後、脱湿空気を供給しながら室温まで冷却し粉
体を回収した。なお、図２中、１は石英ガラス管、２は
石英ガラス製ルツボ、３は粉体、４は電気炉である。 （不純物分析）得られた焼成後の粉末１０ｇを、白金皿
ルツボを用い、フッ酸で溶解、蒸発乾固させ、得られた
残さを硝酸水溶液で加温溶解・抽出し、ＩＣＰ及び原子
吸光分析により、主な不純物元素の濃度を測定したとこ
ろ、表１に示す通りであった。 （失透試験）得られた合成石英粉の失透への影響を調べ
るため、以下のようなテストを実施した。まず、得られ
た合成石英粉５０ｇを真空し、インゴットを作成した。
このインゴットをアルゴン雰囲気中で、１６３０℃で５
時間保持し、得られたインゴット中に発生した２０μｍ
以上の白色の失透スポットの数を数えたところ、５０ｇ
中、０個であった。 実施例２ 平均開口径８０μｍ（絶対濾過精度１００μｍ）のフィ
ルターを使用した以外は、実施例１と同様の操作を行っ
た。失透試験の結果は、５０ｇ、中５個であった。ま
た、ＩＣＰ及び原子吸光分析による不純物濃度は、表１
に示す通りであった。130 kg of powder subjected to the above heat treatment
Was placed in a 550 mmφ × 600 mmH quartz glass crucible. Subsequently, as shown in FIG. 2, a quartz glass tube was inserted into the center, and dehumidified air having a dew point of -45 ° C.
The feed rate was 6 liters / Hr per kg. It was kept at 1200 ° C. for 60 hours while supplying dehumidified air at the same flow rate.
After completion of the firing, the powder was cooled to room temperature while supplying dehumidified air, and the powder was recovered. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a quartz glass tube, 2 denotes a quartz glass crucible, 3 denotes powder, and 4 denotes an electric furnace. (Impurity analysis) 10 g of the fired powder thus obtained was dissolved in hydrofluoric acid using a platinum dish crucible, evaporated to dryness, and the resulting residue was heated and dissolved and extracted with an aqueous nitric acid solution, and then subjected to ICP and atomic absorption analysis. According to the measurement of the concentration of the main impurity elements, the results were as shown in Table 1. (Devitrification test) The following test was performed to examine the effect of the obtained synthetic quartz powder on devitrification. First, 50 g of the obtained synthetic quartz powder was evacuated to form an ingot.
This ingot was placed in an argon atmosphere at 1630 ° C. for 5 minutes.
20 μm generated in the obtained ingot
When the number of the above white devitrification spots was counted, 50 g was obtained.
Medium was 0. Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that a filter having an average opening diameter of 80 μm (absolute filtration accuracy: 100 μm) was used. The result of the devitrification test was 50 g, and 5 of them. Table 1 shows the impurity concentrations determined by ICP and atomic absorption analysis.
As shown in FIG.

【００１５】比較例１ フィルターを使用しない以外は実施例１と同様の操作を
行った。失透試験の結果は、５０ｇ中、７個であった。
実施例２及び比較例１の失透試験で生じた失透スポット
をＸ線回折により分析したところ、クリストバライトで
あることが確認された。一方、ＩＣＰ及び原子吸光法に
よる不純物濃度は、表１に示す通りであった。Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that no filter was used. The result of the devitrification test was 7 out of 50 g.
When the devitrification spots generated in the devitrification test of Example 2 and Comparative Example 1 were analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that the spot was cristobalite. On the other hand, the impurity concentrations determined by ICP and atomic absorption spectrometry were as shown in Table 1.

【００１６】[0016]

【表１】 [Table 1]

【００１７】[0017]

【発明の効果】本発明により、溶融成形してなる成形体
の高温使用時に失透の少ない高純度合成石英粉、並びに
失透の少ない高純度石英ガラス成形体を得ることができ
る。According to the present invention, it is possible to obtain a high-purity synthetic quartz powder with little devitrification and a high-purity quartz glass molded product with little devitrification when a molded product obtained by melt molding is used at a high temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 実施例１で用いたロータリーキルンを示す概
念図FIG. 1 is a conceptual diagram showing a rotary kiln used in Example 1.

【図２】 実施例１の石英ガラス製ルツボ内での焼成工
程を示す図FIG. 2 is a diagram showing a firing step in a quartz glass crucible of Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 石英ガラス管 ３ 粉体 ６ ドライゲルホッパー ７ テーブルフィーダー １５ 第１加熱ヒーター １９ 第５加熱ヒーター Reference Signs List 1 quartz glass tube 3 powder 6 dry gel hopper 7 table feeder 15 first heater 19 fifth heater

フロントページの続き (72)発明者 森山 隆 北九州市八幡西区黒崎城石１番１号 三菱 化学株式会社黒崎事業所内Continued on the front page (72) Inventor Takashi Moriyama 1-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu City Inside the Mitsubishi Chemical Corporation Kurosaki Office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】アルコキシシランを加水分解することによ
り得られたゲルを乾燥、焼成することにより合成石英ガ
ラス粉末を製造する方法において、アルコキシシラン及
び水の少なくとも一方が、加水分解反応開始前に予めフ
ィルターを通したものであることを特徴とする合成石英
ガラス粉末の製造方法。In a method for producing a synthetic quartz glass powder by drying and calcining a gel obtained by hydrolyzing an alkoxysilane, at least one of the alkoxysilane and water is preliminarily prepared before the start of the hydrolysis reaction. A method for producing a synthetic quartz glass powder, wherein the powder is passed through a filter. 【請求項２】フィルターの絶対濾過精度が０．５μｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の合成石英ガラ
ス粉末の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the absolute filtration accuracy of the filter is 0.5 μm or less. 【請求項３】フィルターの絶対濾過精度が０．３μｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の合成石英ガラ
ス粉末の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the absolute filtration accuracy of the filter is 0.3 μm or less. 【請求項４】フィルターとして多段のフィルターを用
い、アルコキシシラン及び水の少なくとも一方を、絶対
濾過精度が各々０．５μｍ以下、０．２μｍ以下及び
０．１μｍ以下のフィルターを順次通すことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の合成石英ガラス粉末
の製造方法。4. A multi-stage filter, wherein at least one of alkoxysilane and water is sequentially passed through a filter having an absolute filtration accuracy of 0.5 μm or less, 0.2 μm or less, and 0.1 μm or less, respectively. The method for producing a synthetic quartz glass powder according to claim 1. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法
により得られた合成石英ガラス粉末を溶融成形してなる
石英ガラス成形体。5. A quartz glass compact obtained by melt-molding the synthetic quartz glass powder obtained by the production method according to claim 1. 【請求項６】アルコキシシランを加水分解することによ
りシリカゲルを得るに際し、アルコキシシラン及び水の
少なくともいずれか一方が、加水分解反応開始前に予め
フィルターを通したものであることを特徴とするシリカ
ゲルの製造方法。6. A silica gel obtained by hydrolyzing an alkoxysilane to obtain silica gel, wherein at least one of the alkoxysilane and water has been passed through a filter before the start of the hydrolysis reaction. Production method.