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JP7316248B2 - COMPOSITION FOR TRANSPARENT SILICA GLASS AND METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT SILICA GLASS - Google Patents

COMPOSITION FOR TRANSPARENT SILICA GLASS AND METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT SILICA GLASS Download PDF

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JP7316248B2
JP7316248B2 JP2020071146A JP2020071146A JP7316248B2 JP 7316248 B2 JP7316248 B2 JP 7316248B2 JP 2020071146 A JP2020071146 A JP 2020071146A JP 2020071146 A JP2020071146 A JP 2020071146A JP 7316248 B2 JP7316248 B2 JP 7316248B2
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佳英 浜本
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

本発明は、透明シリカガラス用組成物、透明シリカガラス及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for transparent silica glass, a transparent silica glass, and a method for producing the same.

近年のLED市場に関してはチップの高輝度化、高出力化に伴い、それを封止するシリコーン樹脂に関しても、非常に高い耐熱・耐衝撃・耐光性が求められるようになってきた。 In the LED market in recent years, as chips have become brighter and higher in output, silicone resins for encapsulating them have been required to have extremely high heat resistance, impact resistance, and light resistance.

可視光LEDだけでなく、車載用センサとして用いられるIR-LEDや、殺菌用などで用いられるUV-LEDなどが展開されている。特にUV-LEDについては300nm以下の短波長を主なピーク発光波長としているため、LEDの出力が小さくても当該波長で吸収を有するシリコーン樹脂封止材では劣化してしまう。それゆえに、シリコーン樹脂では、耐変色性、耐衝撃性などがクリアできないという問題があった。 In addition to visible light LEDs, IR-LEDs used as in-vehicle sensors and UV-LEDs used for sterilization and the like are being developed. In particular, UV-LEDs have a short wavelength of 300 nm or less as a main peak emission wavelength, so even if the output of the LED is small, the silicone resin encapsulant that absorbs at this wavelength will deteriorate. Therefore, there is a problem that the silicone resin cannot satisfy discoloration resistance, impact resistance, and the like.

そこで、現在ではUV-LEDチップの直上にガラスなどがリフレクタとハーメチックシールされているLED構造がほとんどである。しかし、短波長領域で吸収の少ないガラスは非常に高価な石英ガラスしかない。また、石英ガラスは加工費が高いため平面ガラス構造しか作製できず、多種多様なレンズ構造を搭載することはパッケージ単価の高騰が避けられなかった。 Therefore, at present, most LED structures are hermetically sealed with glass or the like directly above the UV-LED chip with the reflector. However, quartz glass, which is very expensive, is the only glass with low absorption in the short wavelength region. In addition, due to the high processing cost of quartz glass, only a flat glass structure can be produced, and mounting a wide variety of lens structures has inevitably increased the unit price of the package.

従来より無機粉体と、バインダーとしてシリコーンレジンの混練物を成型し、焼結することによって製造するセラミックス焼結体は知られている(特許文献1)。高強度、低熱膨張を有するガラスセラミックスも開発されているが、高透明の成型物を得ることは困難であった(特許文献2)。
また、(メタ)アクリレートを有機バインダーとした石英ガラス粒子の成型体を紫外線で硬化したのち、透明石英ガラス焼結体を得たり(特許文献3)、ラジカル重合性基で表面改質されたシリカ粒子と重合開始剤と溶剤を用いた鋳造ゾルをキャスティング法で成型し、紫外線で硬化したのち、焼結体を得たり(特許文献4)している。
しかし、これらの方法では、高い寸法精度を要求されるレンズ材料を作るのには適さない。特に、溶剤を含む系では、成型時や焼結時に成型体からボイドが多数発生し、高透明のレンズを作製することができなかった。
Conventionally, there has been known a ceramic sintered body produced by molding and sintering a kneaded product of inorganic powder and a silicone resin as a binder (Patent Document 1). Glass-ceramics with high strength and low thermal expansion have also been developed, but it has been difficult to obtain highly transparent moldings (Patent Document 2).
Also, a transparent quartz glass sintered body is obtained by curing a molded body of quartz glass particles using (meth)acrylate as an organic binder with ultraviolet rays (Patent Document 3), and silica surface-modified with a radically polymerizable group. A casting sol using particles, a polymerization initiator, and a solvent is molded by a casting method, and after curing with ultraviolet rays, a sintered body is obtained (Patent Document 4).
However, these methods are not suitable for producing lens materials that require high dimensional accuracy. In particular, in a system containing a solvent, a large number of voids were generated from the molded body during molding or sintering, and a highly transparent lens could not be produced.

米国特許第3361583号公報U.S. Pat. No. 3,361,583 特開2018-177582号公報JP 2018-177582 A 特表2019-529322号公報Japanese Patent Publication No. 2019-529322 特表2019-534228号公報Japanese Patent Publication No. 2019-534228

そこで、本発明では上記事情に鑑み、短波長でも透明なシリカガラスとなる組成物、及びその組成物から得られる透明シリカガラスを提供することを目的とする。また、高透明なシリカガラスを効率よく高い寸法精度で量産できる製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a composition that becomes transparent silica glass even at short wavelengths, and a transparent silica glass obtained from the composition. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of efficiently mass-producing highly transparent silica glass with high dimensional accuracy.

上記課題を解決するために、本発明では、下記(A)及び(B)成分:
(A)平均粒径が0.01~150μmであり、かつアスペクト比が1.00~1.50である非晶質球状シリカ粒子:85~99.9質量部、
(B)1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダー:0.1~15質量部(ただし、前記(A)及び(B)成分の合計は100質量部である。)、
を含むものであることを特徴とする透明シリカガラス用組成物を提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention, the following components (A) and (B):
(A) amorphous spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 85 to 99.9 parts by mass;
(B) a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule: 0.1 to 15 parts by mass (however, the total of the components (A) and (B) is 100 mass part.),
Provided is a composition for transparent silica glass, characterized by comprising:

このように本発明の透明シリカガラス用組成物は、短波長でも透明なシリカガラスを与える。 Thus, the composition for transparent silica glass of the present invention provides silica glass that is transparent even at short wavelengths.

また、本発明では、前記(B)成分が下記式(1):
(SiO(RSiO3/2(RSiO)(RSiO1/2 (1)
(式中、Rは独立して水素原子、または炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数3~10の(メタ)アクリル基、炭素数4~20のマレイミド基、及び炭素数6~15のエポキシ基から選ばれる基であり、少なくとも1分子中に2個以上は(メタ)アクリル基、マレイミド基、エポキシ基のいずれか1種の光重合性反応基である。Xはヒドロキシ基または炭素数1~10のアルコキシ基である。aは0~0.3、bは0~0.3、cは0~0.9、dは0.05~1.0、eは0~0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサンを含むものであることが好ましい。
Further, in the present invention, the component (B) is represented by the following formula (1):
(SiO 2 ) a (RSiO 3/2 ) b (R 2 SiO) c (R 3 SiO 1/2 ) d X e (1)
(Wherein, R is independently a hydrogen atom, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a (meth) acrylic group having 3 to 10 carbon atoms a group selected from a group selected from a maleimide group having 4 to 20 carbon atoms and an epoxy group having 6 to 15 carbon atoms, and at least two groups in one molecule are either a (meth)acrylic group, a maleimide group, or an epoxy group. A photopolymerizable reactive group, X is a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a is 0 to 0.3, b is 0 to 0.3, and c is 0 to 0.9. , d is 0.05 to 1.0, e is 0 to 0.25, provided that a+b+c+d+e=1.0.)
It preferably contains an organopolysiloxane represented by.

前記(B)成分が前記オルガノポリシロキサンを含むものであると、特に短時間で成型することができ、透明性に優れるシリカガラスを得ることができるものとなる。 When the component (B) contains the organopolysiloxane, molding can be performed in a particularly short time, and silica glass with excellent transparency can be obtained.

また、本発明では、さらに(C)光重合触媒:前記(B)成分100質量部に対して0.1~10質量部、を含むものであることが好ましい。 Further, in the present invention, it is preferable that (C) a photopolymerization catalyst: 0.1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of component (B) is further included.

このような(C)成分を含むものであれば、より効率よくシリカガラスを得ることができる。 If such a (C) component is included, silica glass can be obtained more efficiently.

また、本発明では、前記透明シリカガラス用組成物の焼結体である透明シリカガラスを提供できる。 Further, the present invention can provide a transparent silica glass which is a sintered body of the composition for transparent silica glass.

上記透明シリカガラス用組成物を焼結することで、短波長の光に対しても透明性に優れた透明シリカガラスとなり、高い寸法精度を要求されるレンズ材料等に好適である。 By sintering the above composition for transparent silica glass, it becomes a transparent silica glass excellent in transparency even to short-wavelength light, and is suitable for lens materials and the like that require high dimensional accuracy.

また、本発明では、透明シリカガラスの製造方法であって、
(A)平均粒径が0.01~150μmであり、かつアスペクト比が1.00~1.50である非晶質球状シリカ粒子:85~99.9質量部、
(B)1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダー:0.1~15質量部(ただし、前記(A)及び(B)成分の合計は100質量部である。)、
を含む透明シリカガラス用組成物に、光を400~10,000mJ/cmの照射エネルギーで照射して光重合させて成型体を作製する工程、
前記成型体を400~1,200℃で10分間~72時間加熱して脱脂する工程、
及び、前記脱脂した成型体を1,400~1,800℃で1分間~10時間加熱して、焼結体を作製する工程
を行うことを特徴とする透明シリカガラスの製造方法を提供する。
Further, in the present invention, there is provided a method for producing transparent silica glass, comprising:
(A) amorphous spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 85 to 99.9 parts by mass;
(B) a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule: 0.1 to 15 parts by mass (however, the total of the components (A) and (B) is 100 mass part.),
A step of irradiating a transparent silica glass composition containing
a step of heating the molded body at 400 to 1,200° C. for 10 minutes to 72 hours to degrease;
and heating the degreased compact at 1,400 to 1,800° C. for 1 minute to 10 hours to produce a sintered body.

このような製造方法であれば、溶剤を使用していないためボイドの発生を少なくすることができ、かつ短時間で透明シリカガラス用組成物を成型することができるので、脱脂及び焼結時のボイドやクラックを発生させずに透明シリカガラスを製造できる。 With such a production method, since no solvent is used, the generation of voids can be reduced, and the transparent silica glass composition can be molded in a short time. Transparent silica glass can be produced without generating voids or cracks.

以上のように、本発明の透明シリカガラス用組成物は、1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダーを利用することにより短時間成型を可能とし、脱脂するとシリコーンは全てシリカになり、非晶質球状シリカ粒子とシリコーンとの親和性も非常に良好であり、クラック、ボイド、失透及び結晶の発生が抑制されるため、短波長でも高透明な焼結シリカガラスとなる。 As described above, the composition for transparent silica glass of the present invention enables molding in a short time by using a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule. When degreased, all of the silicone becomes silica, and the affinity between the amorphous spherical silica particles and silicone is very good, and cracks, voids, devitrification, and crystal formation are suppressed. It becomes sintered silica glass.

また、本発明の透明シリカガラスの製造方法であれば、高密度に成型できるため系内が緻密になり、クラックの発生を抑制することができる。また、高純度のシリカを用いれば特殊な粒径でなくても組成物の透明性が保持されるため、生産コストの低減に寄与する。シリカ組成物自体が透明であることから、照射エネルギーの低減及び深部硬化性も良好となり、高い寸法精度が確保されるとともに量産工程の時間短縮および工程数の合理化ができる。 Further, according to the method for producing transparent silica glass of the present invention, since molding can be performed at a high density, the inside of the system becomes dense and the occurrence of cracks can be suppressed. In addition, if high-purity silica is used, the transparency of the composition can be maintained even if the particle size is not special, which contributes to the reduction of production costs. Since the silica composition itself is transparent, the irradiation energy can be reduced and the deep-part curability can be improved, ensuring high dimensional accuracy and shortening the time required for mass production and streamlining the number of steps.

上述のように、短波長でも透明なシリカガラスとなる組成物とその組成物から得られる透明シリカガラス及びその製造方法の開発が求められていた。 As described above, there has been a demand for the development of a composition that becomes transparent silica glass even at short wavelengths, a transparent silica glass obtained from the composition, and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダーを用いれば、熱硬化成型よりも短時間で様々な形状に成型することができ、シリコーンを脱脂すると全てシリカに変換されるため、残存有機基による変色も起こらず透明性に優れるシリカガラスを量産することができることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors of the present invention have made intensive studies on the above problems, and found that if a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule is used, molding can be performed in a shorter time than thermosetting molding. It can be molded into various shapes, and when silicone is degreased, it is all converted to silica, so it is possible to mass-produce silica glass with excellent transparency without discoloration due to residual organic groups. rice field.

即ち、本発明は、下記(A)及び(B)成分:
(A)平均粒径が0.01~150μmであり、かつアスペクト比が1.00~1.50である非晶質球状シリカ粒子:85~99.9質量部、
(B)1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダー:0.1~15質量部(ただし、前記(A)及び(B)成分の合計は100質量部である。)、
を含むものであることを特徴とする透明シリカガラス用組成物である。
That is, the present invention provides the following components (A) and (B):
(A) amorphous spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 85 to 99.9 parts by mass;
(B) a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule: 0.1 to 15 parts by mass (however, the total of the components (A) and (B) is 100 mass part.),
A composition for transparent silica glass, characterized by comprising:

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Although the present invention will be described in detail below, the present invention is not limited thereto.

<透明シリカガラス用組成物>
[(A)非晶質球状シリカ粒子]
本発明に使用する非晶質球状シリカ粒子は、その平均粒径が0.01~150μmの範囲であり、かつアスペクト比が1.00~1.50のものである。平均粒径は、好ましくは0.05~100μm、より好ましくは0.1~10μmである。なお、本発明において、非晶質球状シリカ粒子の平均粒径とは、動的光散乱法で測定した粒子の体積平均径の値を指す。また、非晶質球状シリカ粒子のアスペクト比は、好ましくは1.00~1.40、より好ましくは、1.00~1.20である。なお、本発明において、アスペクト比とは、SEMによる撮影画像によって長径(D)と短径(d)との比、つまりD/dとして測定された値である。
<Composition for transparent silica glass>
[(A) Amorphous spherical silica particles]
The amorphous spherical silica particles used in the present invention have an average particle diameter in the range of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50. The average particle size is preferably 0.05-100 μm, more preferably 0.1-10 μm. In the present invention, the average particle diameter of the amorphous spherical silica particles refers to the value of the volume average particle diameter measured by the dynamic light scattering method. Also, the aspect ratio of the amorphous spherical silica particles is preferably 1.00 to 1.40, more preferably 1.00 to 1.20. In the present invention, the aspect ratio is the ratio of the major axis (D) to the minor axis (d) in an SEM image, that is, a value measured as D/d.

また、本発明に用いられる非晶質球状シリカ粒子としては、天然のシリカから製造されたものよりも、ゾル-ゲル法や、クロロシランの加水分解によって合成し、金属除去精製によってアルミニウム、ナトリウム、鉄などの非晶質球状シリカ粒子によく含まれる不純物の量を極限まで減らしたものを用いることが好ましい。不純物量は、本発明では誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-OES)で測定し、絶対検量線法で定量した元素含有量を指す。非晶質球状シリカ粒子中のアルミニウム含有量は0.1~50ppmが好ましく、0.1~10ppmが更に好ましい。アルミニウム含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.1ppmまで除去できれば十分であり、50ppm以下であれば、失透の原因となる焼結時のシリカの結晶化の進行を抑制できる。また、非晶質球状シリカ粒子中のナトリウム含有量は0.01~1ppmが好ましく、0.05~1ppmが更に好ましい。ナトリウム含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.01ppmまで除去できれば十分であり、1ppm以下であれば、焼結時の失透の発生を抑制できる。さらに、非晶質球状シリカ粒子中の鉄の含有量は0.1~5ppmが好ましく、0.1~2ppmが更に好ましい。鉄の含有量は少なければ少ないほどよいが、コスト等を勘案すれば、0.1ppmまで除去できれば十分であり、5ppm以下であれば、焼結時の失透の発生を抑制できる。なお、目的に応じて、上記範囲外の不純物量を有する非晶質球状シリカ粒子を使用できることはもちろんである。 In addition, the amorphous spherical silica particles used in the present invention are synthesized by the sol-gel method or hydrolysis of chlorosilane, and are purified by removing metals such as aluminum, sodium, and iron, rather than those produced from natural silica. It is preferable to use particles in which the amount of impurities often contained in amorphous spherical silica particles, such as, is reduced to the limit. In the present invention, the amount of impurities is measured by an inductively coupled plasma-optical emission spectrometer (ICP-OES) and refers to the elemental content quantified by the absolute calibration curve method. The aluminum content in the amorphous spherical silica particles is preferably 0.1-50 ppm, more preferably 0.1-10 ppm. The lower the aluminum content, the better, but considering the cost etc., it is sufficient if it can be removed to 0.1 ppm, and if it is 50 ppm or less, the crystallization of silica during sintering that causes devitrification progresses. can be suppressed. The sodium content in the amorphous spherical silica particles is preferably 0.01-1 ppm, more preferably 0.05-1 ppm. The lower the sodium content, the better. However, taking cost into consideration, it is sufficient if the sodium content can be removed to 0.01 ppm. Further, the iron content in the amorphous spherical silica particles is preferably 0.1-5 ppm, more preferably 0.1-2 ppm. The lower the iron content, the better. However, considering the cost and the like, it is sufficient if the iron content can be removed to 0.1 ppm. It goes without saying that amorphous spherical silica particles having an impurity amount outside the above range can be used depending on the purpose.

また、非晶質球状シリカの種類としては、天然シリカ、合成シリカ、シリカバルーン、メソポーラスシリカ、シリカゲル及び石英などが挙げられるが、コストや不純物量から合成シリカが好ましい。 Types of amorphous spherical silica include natural silica, synthetic silica, silica balloons, mesoporous silica, silica gel, and quartz. Synthetic silica is preferred in terms of cost and amount of impurities.

(A)成分の含有量は、前記(A)成分及び後述する(B)成分の合計100質量部中、85~99.9質量部であり、好ましくは90~99.5質量部、さらに好ましくは90~99質量部である。 The content of component (A) is 85 to 99.9 parts by mass, preferably 90 to 99.5 parts by mass, more preferably 90 to 99.5 parts by mass, based on the total 100 parts by mass of component (A) and component (B) described later. is 90 to 99 parts by mass.

[(B)光重合性を有するシリコーンバインダー]
本発明の(B)光重合性を有するシリコーンバインダーは、前記(A)成分の非晶質球状シリカと混合して、前記(A)成分に成型性を付与するものである。前記シリコーンバインダーが硬化することによって、所望する形状に成型することができる。
[(B) Photopolymerizable silicone binder]
The (B) photopolymerizable silicone binder of the present invention is mixed with the amorphous spherical silica of the component (A) to impart moldability to the component (A). By curing the silicone binder, it can be molded into a desired shape.

前記(B)成分は1分子中に2個以上の光重合性反応基を持つオルガノポリシロキサンを含むことを特徴とし、前記光重合性反応基としてアクリル基、メタクリル基、マレイミド基、エポキシ基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。中でも後述する(C)光重合触媒と反応して硬化する(メタ)アクリル基を有するオルガノポリシロキサンが好ましい。特に下記式(1)
(SiO(RSiO3/2(RSiO)(RSiO1/2 (1)
(式中、Rは独立して水素原子、または炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数3~10の(メタ)アクリル基、炭素数4~20のマレイミド基、及び炭素数6~15のエポキシ基から選ばれる基であり、少なくとも1分子中に2個以上は(メタ)アクリル基、マレイミド基、エポキシ基のいずれか1種の光重合性反応基である。Xはヒドロキシ基または炭素数1~10のアルコキシ基である。aは0~0.3、bは0~0.3、cは0~0.9、dは0.05~1.0、eは0~0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサンを含むものであることが好ましい。
The component (B) is characterized by containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule, and the photopolymerizable reactive groups include acrylic groups, methacrylic groups, maleimide groups, and epoxy groups. At least one selected is preferable. Among them, (C) an organopolysiloxane having a (meth)acrylic group that reacts with a photopolymerization catalyst to be cured is preferred. In particular, the following formula (1)
(SiO 2 ) a (RSiO 3/2 ) b (R 2 SiO) c (R 3 SiO 1/2 ) d X e (1)
(Wherein, R is independently a hydrogen atom, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a (meth) acrylic group having 3 to 10 carbon atoms a group selected from a group selected from a maleimide group having 4 to 20 carbon atoms and an epoxy group having 6 to 15 carbon atoms, and at least two groups in one molecule are either a (meth)acrylic group, a maleimide group, or an epoxy group. A photopolymerizable reactive group, X is a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a is 0 to 0.3, b is 0 to 0.3, and c is 0 to 0.9. , d is 0.05 to 1.0, e is 0 to 0.25, provided that a+b+c+d+e=1.0.)
It preferably contains an organopolysiloxane represented by.

本発明では、(B)成分が1分子中に2個以上の光重合性反応基を有するオルガノポリシロキサンを含むシリコーンバインダーであることにより、光硬化した際に短時間で成形でき、量産性に優れるシリカガラスを得ることができる。 In the present invention, since the component (B) is a silicone binder containing an organopolysiloxane having two or more photopolymerizable reactive groups in one molecule, it can be molded in a short time when photocured, and is suitable for mass production. Excellent silica glass can be obtained.

前記式(1)において、Rの炭素数1~20のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基が挙げられる。炭素数6~10のアリール基の例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。中でもメチル基、フェニル基が好ましい。炭素数2~10のアルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等が挙げられ、炭素数3~10の(メタ)アクリル基の例としては、(メタ)アクリル基、メチル(メタ)アクリル基、エチル(メタ)アクリル基、n-プロピル(メタ)アクリル基、イソプロピル(メタ)アクリル基、n-ブチル(メタ)アクリル基、イソブチル(メタ)アクリル基、n-ヘキシル(メタ)アクリル基、シクロヘキシル(メタ)アクリル基、イソブチルシクロヘキシル(メタ)アクリル基、2-エチルヘキシル(メタ)アクリル基、アセトキシエチル(メタ)アクリル基、フェニル(メタ)アクリル基、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリル基、2-メトキシエチル(メタ)アクリル基、2-エトキシエチル(メタ)アクリル基などが挙げられる。中でも(メタ)アクリル基が好ましい。炭素数4~20のマレイミド基の例としてはマレイミド基、メチルマレイミド基、n-プロピルマレイミド基、イソプロピルマレイミド基、n-ブチルマレイミド基、n-ヘキシルマレイミド基、n-オクチルマレイミド基などが挙げられる。炭素数6~15のエポキシ基の例としてはγ-グリシドキシ基、β―(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、モノグリシジグリシジル基及びジグリシジルイソシアヌル基、オキセタニル基などが挙げられる。少なくとも1分子中に2個以上は(メタ)アクリル基、マレイミド基、エポキシ基のいずれか1種の光重合性反応基であることが好ましい。 In the above formula (1), examples of alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms for R include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, and neopentyl group. , a hexyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group; and a cycloalkyl group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of aryl groups having 6 to 10 carbon atoms include aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl and naphthyl groups; aralkyl groups such as benzyl, phenylethyl and phenylpropyl groups. Among them, a methyl group and a phenyl group are preferred. Examples of alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms include vinyl group, allyl group, propenyl group, isopropenyl group, butenyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, octenyl group and the like. Examples of meth)acryl groups include (meth)acryl groups, methyl (meth)acryl groups, ethyl (meth)acryl groups, n-propyl (meth)acryl groups, isopropyl (meth)acryl groups, n-butyl (meth)acryl groups, ) acrylic group, isobutyl (meth) acrylic group, n-hexyl (meth) acrylic group, cyclohexyl (meth) acrylic group, isobutyl cyclohexyl (meth) acrylic group, 2-ethylhexyl (meth) acrylic group, acetoxyethyl (meth) acrylic phenyl(meth)acryl group, 2-hydroxyethyl(meth)acryl group, 2-methoxyethyl(meth)acryl group, 2-ethoxyethyl(meth)acryl group and the like. Among them, a (meth)acryl group is preferred. Examples of maleimide groups having 4 to 20 carbon atoms include maleimide group, methylmaleimide group, n-propylmaleimide group, isopropylmaleimide group, n-butylmaleimide group, n-hexylmaleimide group, n-octylmaleimide group and the like. . Examples of epoxy groups having 6 to 15 carbon atoms include γ-glycidoxy, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl, monoglycidiglycidyl, diglycidylisocyanurate, and oxetanyl. At least two groups in one molecule are preferably photopolymerizable reactive groups of any one of (meth)acrylic groups, maleimide groups and epoxy groups.

[(C)光重合触媒]
(C)成分の光重合触媒としては、光によりラジカルを発生させることができるものであり、必要に応じて本発明の組成物に配合される。その例としてはα-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-イソプロピルフェニル)プロパノン、及び、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパノン、ベンゾフェノン、2-メチルベンゾフェノン,4-メトキシベンゾフェノン、2-エトキシカルボニルベンゾフェノンなどが挙げられる。
[(C) Photopolymerization catalyst]
The photopolymerization catalyst of the component (C) is capable of generating radicals upon exposure to light, and is blended in the composition of the present invention as required. Examples include α-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropanone, 2-hydroxy-2-methyl-1-(4-isopropylphenyl)propanone, and 2-hydroxy-2 -methyl-1-[(2-hydroxyethoxy)phenyl]propanone, benzophenone, 2-methylbenzophenone, 4-methoxybenzophenone, 2-ethoxycarbonylbenzophenone and the like.

(C)光重合触媒を配合する場合の配合量は、好ましくは前記(B)成分100質量部に対して0.1~10質量部である。この範囲内であれば、紫外線照射により高感度となり深部硬化性が向上する。更に好ましくは(B)成分100質量部に対して0.5~5質量部の範囲内である。光重合触媒は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 When the photopolymerization catalyst (C) is added, the amount is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the component (B). If it is within this range, the sensitivity becomes high by ultraviolet irradiation, and the deep-part curability improves. More preferably, it is in the range of 0.5 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of component (B). Two or more photopolymerization catalysts may be used in combination.

前記(C)光重合触媒は、光開始剤としてアシルフォスフィン系化合物を併用して使用することが好ましい。具体的には2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6-ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6-テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ベンゾイルジ-(2,6-ジメチルフェニル)ホスホネートなどが挙げられる。 The photopolymerization catalyst (C) is preferably used in combination with an acylphosphine compound as a photoinitiator. Specifically, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, 2,6-dimethoxybenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoylmethoxyphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl ethoxyphenylphosphine oxide, 2,3,5,6-tetramethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, benzoyldi-(2,6-dimethylphenyl)phosphonate and the like.

前記(C)成分と前記光開始剤とを併用して用いる場合は、(C)成分100質量部に対して、光開始剤の配合量が5~50質量部であることが好ましい。 When the component (C) and the photoinitiator are used in combination, the amount of the photoinitiator is preferably 5 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of the component (C).

光開始剤となる化合物は、光を効率よく吸収するために芳香族化合物や極性基を分子内に含むことが多く、結晶性が高い。そのため(B)シリコーンバインダーに(C)光重合触媒を混合する際は、あらかじめ(C)光重合触媒と光開始剤とを50~150℃で溶解・均一化しておき、得られた液状の混合物を(B)シリコーンバインダーに用いるオルガノポリシロキサンに添加することが好ましい。得られた(B)と(C)の混合物を(A)シリカ粒子と混合し、透明シリカガラス用組成物とすることができる。 A compound that serves as a photoinitiator often contains an aromatic compound or a polar group in its molecule in order to efficiently absorb light, and has high crystallinity. Therefore, when mixing the (C) photopolymerization catalyst with the (B) silicone binder, the (C) photopolymerization catalyst and the photoinitiator are dissolved and homogenized in advance at 50 to 150 ° C., and the resulting liquid mixture is preferably added to (B) the organopolysiloxane used in the silicone binder. The obtained mixture of (B) and (C) can be mixed with (A) silica particles to obtain a composition for transparent silica glass.

<透明シリカガラス製造方法>
透明シリカガラスは、透明シリカガラス用組成物を紫外線などの照射により硬化物として成型体を得て、次いで脱脂し、必要に応じて純化した後、焼結工程を経て透明シリカガラスとする。
<Method for producing transparent silica glass>
Transparent silica glass is obtained by curing a composition for transparent silica glass by irradiating it with ultraviolet rays to obtain a molded body, then degreasing and, if necessary, purifying, followed by sintering to obtain transparent silica glass.

1.成型工程
透明シリカガラス用組成物を光重合させて成型体を作製する工程である。透明シリカガラス用組成物の成型方法としては、透明金型に上記組成物を塗布し、例えば高圧水銀灯、キセノンランプおよび紫外線発光ダイオードなどを光源として用い、紫外線照射してこれらの組成物を硬化成型させる方法がある。また、空気中に酸素などが存在すると、重合禁止剤として働くことからも窒素またはアルゴンなどの不活性ガス下で硬化させることが好ましい。照射エネルギーとしては400~10,000mJ/cm、好ましくは400~5,000mJ/cmである。照射する波長は、特に制限されないが、400nm以下が好ましい。
1. Molding step This is a step of photopolymerizing the composition for transparent silica glass to produce a molded body. As a method for molding the composition for transparent silica glass, the above composition is applied to a transparent mold and irradiated with ultraviolet rays using, for example, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, or an ultraviolet light emitting diode as a light source to cure and mold the composition. There is a way to let In addition, if oxygen or the like exists in the air, it acts as a polymerization inhibitor, so curing is preferably performed under an inert gas such as nitrogen or argon. The irradiation energy is 400 to 10,000 mJ/cm 2 , preferably 400 to 5,000 mJ/cm 2 . Although the wavelength for irradiation is not particularly limited, it is preferably 400 nm or less.

2.脱脂工程
脱脂工程は、(B)成分を加熱し有機分を分解してシリカに変換する工程である。本発明の透明シリカガラスの製造方法では、次に、上記のようにして作製した成型体を400~1,200℃で10分間から72時間加熱し、脱脂する。透明シリカガラス用組成物は、脱脂することにより徐々に炭素成分が除去される。脱脂工程がないと、焼結時に残存する炭素成分が炭化してしまい、失透の原因となる。脱脂工程は、成型体を好ましくは塩化水素ガス以外、例えばヘリウムガス、窒素ガスまたは空気の雰囲気下で加熱温度が400~1,200℃、好ましくは500~1,000℃で、10分間から72時間、好ましくは1~6時間処理する。加熱温度が400℃未満では脱脂が十分に進まず、焼結時に失透する。加熱温度が1,200℃を超えると、シリカの結晶化が進みやはり失透する。
2. Degreasing process The degreasing process is a process of heating component (B) to decompose organic matter and convert it to silica. In the method for producing transparent silica glass of the present invention, next, the molded body produced as described above is heated at 400 to 1,200° C. for 10 minutes to 72 hours to degrease it. The carbon component is gradually removed from the composition for transparent silica glass by degreasing. Without the degreasing step, the carbon component remaining during sintering will be carbonized, causing devitrification. In the degreasing step, the molded body is preferably heated in an atmosphere other than hydrogen chloride gas, such as helium gas, nitrogen gas or air, at a temperature of 400 to 1,200° C., preferably 500 to 1,000° C., for 10 minutes to 72 minutes. hours, preferably 1-6 hours. If the heating temperature is less than 400° C., degreasing does not proceed sufficiently, and devitrification occurs during sintering. If the heating temperature exceeds 1,200° C., crystallization of silica proceeds and devitrification also occurs.

3.純化工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、焼結工程前にAl、NaおよびFeなどを除去する工程である純化工程を取り入れてもよい。純化工程を行う場合は、例えば塩化水素ガス雰囲気下で、加熱温度が好ましくは1,000~1,500℃、より好ましくは1,000~1,300℃、更に好ましくは1,100~1,300℃で、好ましくは0.5~5時間、より好ましくは0.5~2時間の条件で処理する。この処理を行うことで、不純物としてAl、Na、Feなどを多く含む非晶質球状シリカ粒子を有効に用いることができる。用いる(A)成分の非晶質球状シリカ粒子の純度が高い場合は、必ずしもこの純化工程を行わなくともよい。
3. Purification Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, a purification step for removing Al, Na, Fe and the like may be incorporated before the sintering step. When performing the purification step, the heating temperature is preferably 1,000 to 1,500° C., more preferably 1,000 to 1,300° C., still more preferably 1,100 to 1,100° C., for example, in a hydrogen chloride gas atmosphere. The treatment is performed at 300° C. for preferably 0.5 to 5 hours, more preferably 0.5 to 2 hours. By performing this treatment, amorphous spherical silica particles containing a large amount of Al, Na, Fe, etc. as impurities can be effectively used. If the amorphous spherical silica particles used as component (A) have high purity, this purification step may not necessarily be performed.

4.焼結工程
本発明の透明シリカガラスの製造方法では、次に、上記のようにして脱脂(必要に応じて純化)した成型体を1,400~1,800℃で1分~10時間加熱し、焼結することで透明シリカガラスを作製する。脱脂後の本発明の透明シリカガラス成型体の焼結条件は特に制限されるものではないが、通常、不活性ガス、例えばヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスなどの雰囲気下で、1,400~1,800℃、好ましくは1,500~1,800℃で焼結させることができる。1,400℃未満ではシリカ同士の融着による焼結が進まず、失透する。1,800℃より高温ではシリカの結晶化が促進され、失透する。焼結時間は1分~10時間、好ましくは1分~1時間程度で焼結させることができる。焼結時間が1分未満だとシリカ同士が再現よく十分に融着せず、失透する場合もある。焼結時間が10時間を超えてくるとシリカの結晶化がさらに促進されるため失透する。
4. Sintering Step In the method for producing transparent silica glass of the present invention, next, the molded body degreased (purified if necessary) as described above is heated at 1,400 to 1,800° C. for 1 minute to 10 hours. , to produce transparent silica glass by sintering. Although the sintering conditions for the transparent silica glass molded body of the present invention after degreasing are not particularly limited, it is usually 1,400 to 1,400 in an atmosphere of an inert gas such as helium gas, argon gas, or nitrogen gas. It can be sintered at 1,800°C, preferably 1,500-1,800°C. If the temperature is lower than 1,400° C., sintering due to fusion between silica particles does not proceed, resulting in devitrification. At temperatures higher than 1,800° C., crystallization of silica is accelerated and devitrification occurs. The sintering time is 1 minute to 10 hours, preferably 1 minute to 1 hour. If the sintering time is less than 1 minute, the silica particles will not be sufficiently fused with good reproducibility, and devitrification may occur. When the sintering time exceeds 10 hours, crystallization of silica is further accelerated, resulting in devitrification.

このような本発明の透明シリカガラスの製造方法であれば、光重合性シリコーンをバインダーとして用いているため成型時間を非常に短縮でき、バインダー中の炭素分が、従来の有機系バインダーよりも少ないこととあいまって、バインダー中の炭素成分を燃焼させるための脱脂工程にかかる時間を短縮することができ、しかも高温時に反応が進むことによりバインダーがシリカとなるため、従来の有機系バインダーとは異なり焼結時の収縮、クラックが抑制される。 According to the method for producing transparent silica glass of the present invention, since the photopolymerizable silicone is used as the binder, the molding time can be greatly shortened, and the carbon content in the binder is lower than that of conventional organic binders. Combined with this, the time required for the degreasing process to burn the carbon component in the binder can be shortened, and the binder becomes silica as the reaction progresses at high temperatures, unlike conventional organic binders. Shrinkage and cracks during sintering are suppressed.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

[非晶質球状シリカ粒子]
非晶質球状シリカ粒子としては下記表1に記載したものを用いた。なお、合成石英粉としては破砕状シリカを用いた。
平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置(日機装(株)製「MicrotracHR(X-100)」)による体積平均径の値を用いた。
[Amorphous spherical silica particles]
As the amorphous spherical silica particles, those shown in Table 1 below were used. Crushed silica was used as the synthetic quartz powder.
As the average particle diameter, the value of the volume average diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer ("Microtrac HR (X-100)" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was used.

アスペクト比は、SEMによって撮影されたSEM画像を、画像解析ソフト(三谷産業(株)製 WINROOF2015)で求めた直径(D)と短径(d)の比、D/dの値を用いた。 As the aspect ratio, the ratio of the diameter (D) to the short diameter (d) obtained by using image analysis software (WINROOF2015, manufactured by Mitani Sangyo Co., Ltd.), which is the value of D/d, was used.

金属不純物量は、ICP-OES(Agilent社製730-ES ICP-OES)で測定した。サンプル0.3gをフッ酸および硝酸で溶解後、該溶液を加熱乾固させ、該乾固物に対して濃硝酸0.35mL及び適量の水を加えて加熱濃縮し、再度水で2mLに定容し測定用溶液を調製した。得られた測定値から、絶対検量線法によってAl、Fe、Na量を定量した。 The amount of metal impurities was measured by ICP-OES (730-ES ICP-OES manufactured by Agilent). After dissolving 0.3 g of the sample with hydrofluoric acid and nitric acid, the solution is heated to dryness, 0.35 mL of concentrated nitric acid and an appropriate amount of water are added to the dry matter, heated and concentrated, and the volume is adjusted to 2 mL again with water. A solution for measurement was prepared. From the measured values obtained, the amounts of Al, Fe, and Na were quantified by the absolute calibration curve method.

Figure 0007316248000001
アドマファインSO-E5,アドマファインSO-C5:アドマテックス(株)製
EMIX-100:(株)龍森製
GB-AC:マコー(株)製
MKCシリカ:日本化成(株)製(破砕状シリカ)
Figure 0007316248000001
ADMAFINE SO-E5, ADMAFINE SO-C5: Admatechs Co., Ltd. EMIX-100: Tatsumori Co., Ltd. GB-AC: Maco Co., Ltd. MKC Silica: Nippon Kasei Co., Ltd. (crushed silica )

[光重合性シリコーンバインダー]
(B)成分として用いた1分子に光重合性反応基を2個以上有するシリコーンバインダー(オルガノポリシロキサンA~C)については以下の合成例にて合成した。
[Photopolymerizable silicone binder]
The silicone binders (organopolysiloxanes A to C) having two or more photopolymerizable reactive groups per molecule used as component (B) were synthesized according to the following synthesis examples.

[合成例1]
フェニルトリメトキシシラン198.3g(1.0mol)およびアクリルジメチルシラノール438.7g(4.0mol)を加え、水酸化ストロンチウム・8水和物を13.3g(0.05mol)加え内温10℃で8時間反応させ、化学式(2)で示される分子量540のオルガノポリシロキサンAを得た。

Figure 0007316248000002
[Synthesis Example 1]
198.3 g (1.0 mol) of phenyltrimethoxysilane and 438.7 g (4.0 mol) of acryldimethylsilanol were added, and 13.3 g (0.05 mol) of strontium hydroxide octahydrate was added. After reacting for 8 hours, an organopolysiloxane A having a molecular weight of 540 represented by the chemical formula (2) was obtained.
Figure 0007316248000002

[合成例2]
アクリルジメチルシラノール219.4g(2.0mol)を内温40℃で8時間反応させ、化学式(3)で示される分子量270のオルガノポリシロキサンBを得た。

Figure 0007316248000003
[Synthesis Example 2]
219.4 g (2.0 mol) of acryldimethylsilanol was reacted at an internal temperature of 40° C. for 8 hours to obtain an organopolysiloxane B having a molecular weight of 270 represented by the chemical formula (3).
Figure 0007316248000003

[合成例3]
ジフェニルジメトキシシランg(1mol)、アクリルジメチルシラノール219.4g(3.0mol)を加え、水酸化ストロンチウム・8水和物を10.6g(0.04mol)加え内温10℃で8時間反応させ、メタノールを留去して化学式(4)で示される分子量470のオルガノポリシロキサンCを得た。

Figure 0007316248000004
[Synthesis Example 3]
g (1 mol) of diphenyldimethoxysilane and 219.4 g (3.0 mol) of acryldimethylsilanol are added, 10.6 g (0.04 mol) of strontium hydroxide octahydrate is added and reacted at an internal temperature of 10°C for 8 hours, Methanol was distilled off to obtain an organopolysiloxane C having a molecular weight of 470 represented by the chemical formula (4).
Figure 0007316248000004

また、オルガノポリシロキサンD、E及びオルガノシロキサンFについては、
化学式(5)で示されるオルガノポリシロキサンD、

Figure 0007316248000005
化学式(6)で示されるオルガノポリシロキサンE、
Figure 0007316248000006
オルガノシロキサンFとして、
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM-503 信越化学工業(株)製)
を使用した。 In addition, for organopolysiloxanes D, E and organosiloxane F,
Organopolysiloxane D represented by the chemical formula (5),
Figure 0007316248000005
Organopolysiloxane E represented by the chemical formula (6),
Figure 0007316248000006
As organosiloxane F,
3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
It was used.

(C)光重合触媒については
光重合触媒:2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパノン
光開始剤:2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド
を使用した。
(C) As for the photopolymerization catalyst, photopolymerization catalyst: 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropanone and photoinitiator: 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide were used.

(実施例1~7、比較例1~6)
まず、表2に示す配合で(A)及び(B)成分を混合し、最後に(C)成分を混合して透明シリカガラス用組成物を調製する。その組成物を用いて以下の特性を測定した。その結果を表2に示す。
(Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 6)
First, components (A) and (B) are mixed according to the formulation shown in Table 2, and finally component (C) is mixed to prepare a composition for transparent silica glass. The following properties were measured using the composition. Table 2 shows the results.

[成型性]
(A)~(C)を混合した組成物を30×30×1mmのメチル系シリコーン型に注入し、800mJ/cmの照射エネルギーでUVコンベアを用いて成型し、得られた成型体の形状、ボイドの有無を確認した。
[Moldability]
The composition obtained by mixing (A) to (C) was poured into a 30 x 30 x 1 mm methyl-based silicone mold and molded using a UV conveyor with an irradiation energy of 800 mJ/cm 2 to obtain the shape of the molded product. , confirmed the presence or absence of voids.

[外観]
成型性の評価と同じ条件で成型したサンプルを800℃×24時間加熱することで脱脂し、その後に焼成炉(島津アクセス社製 VESTA)を用いて1750℃で10分間加熱し焼結した。焼結後のサンプルはどれも厚さが0.8mmであった。そのサンプルの外観を目視にて評価し、色調、透明性、クラックおよびボイドの有無などを評価した。無色透明でクラックやボイドがない場合は「無色透明」と記載し、何か異常がある場合はその旨を表2に記載した。
[exterior]
A sample molded under the same conditions as the moldability evaluation was degreased by heating at 800° C. for 24 hours, and then heated and sintered at 1750° C. for 10 minutes using a firing furnace (Shimadzu Access Co. VESTA). All samples after sintering had a thickness of 0.8 mm. The appearance of the sample was visually evaluated, and the color tone, transparency, presence or absence of cracks and voids, etc. were evaluated. When it was colorless and transparent and had no cracks or voids, it was described as "colorless and transparent."

Figure 0007316248000007
Figure 0007316248000007

表2に示されるように、実施例1~7で作製した透明シリカガラスは、成型性が良く、ボイドやクラックがなく高透明であり、容易に成型体を製造することができた。 As shown in Table 2, the transparent silica glasses produced in Examples 1 to 7 had good moldability, were highly transparent without voids or cracks, and could be easily produced into molded bodies.

比較例1のように非晶質球状シリカ粒子の含有量が少ない場合は、ボイドやクラックが発生する。比較例2のように光重合性反応基を1分子中に1個しか持たない場合は、硬化しなかった。比較例3および4のようにシリコーン以外の有機系光硬化性バインダーを使用すると、短時間で成型出来たとしても緻密な成型体を成型出来ず、焼結後にはクラックが発生してしまった。比較例5および6のように非晶質(球状)シリカ粒子の粒径が大きすぎたり、アスペクト比が大きすぎたりすると、焼結時に空洞が大きくボイドになってしまう。 When the content of the amorphous spherical silica particles is small as in Comparative Example 1, voids and cracks occur. When the molecule had only one photopolymerizable reactive group as in Comparative Example 2, it did not cure. When an organic photocurable binder other than silicone was used as in Comparative Examples 3 and 4, even if molding could be completed in a short period of time, a dense molded body could not be molded, and cracks occurred after sintering. If the particle size of the amorphous (spherical) silica particles is too large or the aspect ratio is too large as in Comparative Examples 5 and 6, cavities become large and voids during sintering.

以上のことから、本発明であれば、短時間で緻密な成型体を成型することができ、焼結後でもクラックやボイドがない高透明な焼結体を容易に製造することができることが明らかとなった。 From the above, it is clear that with the present invention, a dense molded body can be molded in a short time, and a highly transparent sintered body without cracks or voids even after sintering can be easily produced. became.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. The above-described embodiment is an example, and any device having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect is the present invention. included in the technical scope of

Claims (3)

下記(A)及び(B)成分:
(A)平均粒径が0.01~150μmであり、かつアスペクト比が1.00~1.50である非晶質球状シリカ粒子:85~99.9質量部、
(B)下記式(1):
(SiO(RSiO3/2(RSiO)(RSiO1/2 (1)
(式中、Rは独立して水素原子、または炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数3~10の(メタ)アクリル基、炭素数4~20のマレイミド基、及び炭素数6~15のエポキシ基から選ばれる基であり、少なくとも1分子中に2個以上は(メタ)アクリル基、マレイミド基、エポキシ基のいずれか1種の光重合性反応基である。Xはヒドロキシ基または炭素数1~10のアルコキシ基である。aは0~0.3、bは0~0.3、cは0~0.9、dは0.05~1.0、eは0~0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン:0.1~15質量部(ただし、前記(A)及び(B)成分の合計は100質量部である。)、
を含むものであることを特徴とする透明シリカガラス用組成物。
Components (A) and (B) below:
(A) amorphous spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 85 to 99.9 parts by mass;
(B) the following formula (1):
(SiO 2 ) a (RSiO 3/2 ) b (R 2 SiO) c (R 3 SiO 1/2 ) d X e (1)
(Wherein, R is independently a hydrogen atom, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a (meth) acrylic group having 3 to 10 carbon atoms a group selected from a group selected from a maleimide group having 4 to 20 carbon atoms and an epoxy group having 6 to 15 carbon atoms, and at least two groups in one molecule are either a (meth)acrylic group, a maleimide group, or an epoxy group. A photopolymerizable reactive group, X is a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a is 0 to 0.3, b is 0 to 0.3, and c is 0 to 0.9. , d is 0.05 to 1.0, e is 0 to 0.25, provided that a+b+c+d+e=1.0.)
Organopolysiloxane represented by: 0.1 to 15 parts by mass (where the total of the components (A) and (B) is 100 parts by mass),
A composition for transparent silica glass, comprising:
さらに(C)光重合触媒:前記(B)成分100質量部に対して0.1~10質量部、
を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の透明シリカガラス用組成物。
Furthermore, (C) a photopolymerization catalyst: 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (B),
The composition for transparent silica glass according to claim 1, comprising:
透明シリカガラスの製造方法であって、
(A)平均粒径が0.01~150μmであり、かつアスペクト比が1.00~1.50である非晶質球状シリカ粒子:85~99.9質量部、
(B)下記式(1):
(SiO(RSiO3/2(RSiO)(RSiO1/2 (1)
(式中、Rは独立して水素原子、または炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数3~10の(メタ)アクリル基、炭素数4~20のマレイミド基、及び炭素数6~15のエポキシ基から選ばれる基であり、少なくとも1分子中に2個以上は(メタ)アクリル基、マレイミド基、エポキシ基のいずれか1種の光重合性反応基である。Xはヒドロキシ基または炭素数1~10のアルコキシ基である。aは0~0.3、bは0~0.3、cは0~0.9、dは0.05~1.0、eは0~0.25であり、但しa+b+c+d+e=1.0である。)
で示されるオルガノポリシロキサン:0.1~15質量部(ただし、前記(A)及び(B)成分の合計は100質量部である。)、
を含む透明シリカガラス用組成物に、光を400~10,000mJ/cmの照射エネルギーで照射して光重合させて成型体を作製する工程、
前記成型体を400~1,200℃で10分間~72時間加熱して脱脂する工程、
及び、前記脱脂した成型体を1,400~1,800℃で1分間~10時間加熱して、焼結体を作製する工程
を行うことを特徴とする透明シリカガラスの製造方法。
A method for producing transparent silica glass, comprising:
(A) amorphous spherical silica particles having an average particle size of 0.01 to 150 μm and an aspect ratio of 1.00 to 1.50: 85 to 99.9 parts by mass;
(B) the following formula (1):
(SiO 2 ) a (RSiO 3/2 ) b (R 2 SiO) c (R 3 SiO 1/2 ) d X e (1)
(Wherein, R is independently a hydrogen atom, or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a (meth) acrylic group having 3 to 10 carbon atoms a group selected from a group selected from a maleimide group having 4 to 20 carbon atoms and an epoxy group having 6 to 15 carbon atoms, and at least two groups in one molecule are either a (meth)acrylic group, a maleimide group, or an epoxy group. A photopolymerizable reactive group, X is a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a is 0 to 0.3, b is 0 to 0.3, and c is 0 to 0.9. , d is 0.05 to 1.0, e is 0 to 0.25, provided that a+b+c+d+e=1.0.)
Organopolysiloxane represented by: 0.1 to 15 parts by mass (where the total of the components (A) and (B) is 100 parts by mass),
A step of irradiating a transparent silica glass composition containing
a step of heating the molded body at 400 to 1,200° C. for 10 minutes to 72 hours to degrease;
and a process for producing a sintered body by heating the degreased compact at 1,400 to 1,800° C. for 1 minute to 10 hours.
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