(57)【要約】【課題】  工業的規模において安定生産可能な大型かつ高品質な不透明石英ガラスを提供する。【解決手段】  固形分濃度が１０ｗｔ％のシリカスラリーを遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離した、上層液中の微粒シリカの５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍであり、濃縮層中のシリカの５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下であり、全シリカ量に対して前記微粒シリカを０．８ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含んでなるシリカ粉末を造粒して得た、安息角が４０°以下かつ軽装嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であるシリカ造粒粉末を用いる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形分濃度が１０ｗｔ％のシリカスラリーを遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離した、上層液中の微粒シリカの５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍであり、濃縮層中のシリカの５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下であり、全シリカ量に対して前記微粒シリカを０．８ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含んでなることを特徴とするシリカ粉末。
【請求項２】
ＢＥＴ比表面積が４．５〜１５ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のシリカ粉末。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリカ粉末を造粒後の安息角が４０°以下かつ軽装嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とするシリカ造粒粉末。
【請求項４】
５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末に、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカを全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の比率で湿式混合してスラリー化し、得られたスラリーを噴霧乾燥することを特徴とする請求項３に記載のシリカ造粒粉末の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載のシリカ造粒粉末を成形、焼結して得られる不透明石英ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不透明石英ガラスの製造に好適なシリカ粉末及び高流動性シリカ造粒粉末並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野等で使用される不透明石英ガラス製品において、高純度、高機能、大型化の要望が高まっている。そして、不透明石英ガラスの製造方法としては、例えば、微細な高純度非晶質シリカ粉末をＣＩＰ成形し、所定の温度で焼結させる方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。このような方法で製造された不透明石英ガラスは、微細な閉気孔を包含するため熱遮蔽性に優れる。
【０００３】
しかしながら、微細な非晶質シリカ粉末は凝集し易く流動性が悪いため、大型品を生産する際に成形型への均一充填が困難であり、小型品に比べて焼結体密度が低下すること、クラックが発生し易いこと、白色ムラが生じることなどの品質問題がある。このような品質問題は大型化するほど顕著になるため、成形性、焼結性に優れる粉末設計が望まれている。
【０００４】
一般に、乾式加圧成形法で使用されるセラミックス粉末の調製法として、各種造粒法が知られている。例えば、噴霧乾燥法では、原料粉末、バインダー、分散剤、可塑剤と水を混合してスラリーを調製し、該スラリーを噴霧乾燥することにより、流動性が比較的良好な球状顆粒が得られ、成形型への均一充填性が向上し易い。
【０００５】
しかしながら、スプレー造粒性を高めるために添加した、バインダー、分散剤、可塑剤等の有機系添加剤が造粒粉末に含まれるため、成形体において有機系添加剤を加熱除去する脱脂工程が新たに必要となり、生産性が劣る。更に、前記脱脂工程では有機系添加剤の分解により成形体内部でガスが放出されるため、成形体にクラックが発生し易い。また、本発明者らによって、バインダーを添加して造粒粉末を作製したところ、本発明のシリカ造粒粉末に比べて流動性が劣ることも明らかとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−８８２８６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これまで、不透明石英ガラスの製造において、大型品の生産に好適な成形性、焼結性に優れるシリカ粉末については報告されていなかった。本発明は、不透明石英ガラス製造用の粉末に関する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形性、焼結性に優れるシリカ造粒粉末を提供することであり、それにより、工業的規模において安定生産可能な大型かつ高品質な不透明石英ガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、不透明石英ガラスの成形性、焼結性について、粉末特性に着目し鋭意検討した結果、骨材となるシリカ粉末に、助剤として所定の微粒シリカを配合して、湿式混合で均一なスラリーを調製し、該スラリーを噴霧乾燥することにより、造粒性が著しく向上した高流動性シリカ造粒粉末が作製できると共に、成形性、焼結性に優れるシリカ造粒粉末が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、
［１］固形分濃度が１０ｗｔ％のシリカスラリーを遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離した、上層液中の微粒シリカの５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍであり、濃縮層中のシリカの５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下であり、全シリカ量に対して前記微粒シリカを０．８ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含んでなることを特徴とするシリカ粉末。
【００１１】
［２］ＢＥＴ比表面積が４．５〜１５ｍ２／ｇである上記［１］に記載のシリカ粉末。
【００１２】
［３］上記［１］または［２］に記載のシリカ粉末を造粒後の安息角が４０°以下かつ軽装嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であるシリカ造粒粉末。
【００１３】
［４］５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末に、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカを全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の比率で湿式混合してスラリー化し、得られたスラリーを噴霧乾燥する上記［３］に記載のシリカ造粒粉末の製造方法。
【００１４】
［５］上記［３］に記載のシリカ造粒粉末を成形、焼結して得られる不透明石英ガラス。
に関するものである。
【００１５】
ここで、５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末としては、例えば、アルコキシシランの加水分解反応、いわゆるゾルゲル法で製造した非晶質シリカ粉末、四塩化珪素やシロキサン化合物の火炎反応で製造した非晶質シリカ粉末、石英ガラスを粉砕した粉末などを用いることができる。また、微粒シリカは高純度化の面から市販の高純度非晶質シリカを用いることができる。このとき、前記シリカ粉末に、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカを全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の比率で湿式混合して得たシリカスラリーを噴霧乾燥することにより、シリカ粉末の粒子間の空隙に介在した微粒により凝集力が高まり、それにより造粒性が増し、得られるシリカ造粒粉末の流動性が向上する。これに対し、前記微粒シリカの混合比率が７ｗｔ％未満の場合、シリカ粉末の造粒性が低下する。また、前記微粒シリカの混合比率が４０ｗｔ％を超える場合、シリカ粉末と微粒シリカを湿式混合して得たシリカスラリーの粘性が増大し、造粒操作性が悪くなることや、シリカ造粒粉末の強度が大きくなり成形時の潰れ性が悪くなるなど、均質性の面から好ましくない。
【００１６】
微粒シリカの５０％粒径（個数基準）は、骨材となる５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末の粒子間の空隙に介在できる大きさであり、本発明では０．０１〜０．９μｍである。
【００１７】
更に、シリカ粉末と微粒シリカを混合したシリカ粉末のＢＥＴ比表面積は、４．５〜１５ｍ２／ｇであることが好ましい。ＢＥＴ比表面積が４．５ｍ２／ｇ未満の場合、シリカ粉末の造粒性が低下する。また、ＢＥＴ比表面積が１５ｍ２／ｇを超える場合、シリカ粉末と微粒シリカを湿式混合して得たシリカスラリーの粘性が増大し、造粒操作性が悪くなる。本発明では、シリカ粒径、前記微粒シリカの重量比率、更にはＢＥＴ比表面積を制御したシリカ粉末を用いることにより、所望のシリカ造粒粉末を作製することができる。
【００１８】
本発明のシリカ造粒粉末は、安息角が４０°以下かつ軽装嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする。安息角が４０°を超えるか、軽装嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ３未満の場合、流動性が劣るため、成形型への均一充填が困難となり、大型品を生産する際にクラックのない焼結体を得ることが困難となる。
【００１９】
本発明のシリカ造粒粉末は、Ｎａ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉの各金属不純物の含有量が１ｐｐｍ以下である。
【００２０】
次に、本発明のシリカ造粒粉末の製造方法について説明する。
【００２１】
本発明のシリカ造粒粉末の製造方法は、５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末に、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカを全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の比率で湿式混合してスラリー化し、得られたスラリーを噴霧乾燥することを特徴とする。
【００２２】
以下、本発明のシリカ造粒粉末の製造方法について、工程ごとに詳細に説明する。
【００２３】
（１）原料粉末の選定
本発明において、骨材として用いる非晶質シリカ粉末としては、５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下の範囲であれば特に限定されないが、例えば、アルコキシシランの加水分解反応、いわゆるゾルゲル法で製造した非晶質シリカ粉末、四塩化珪素やシロキサン化合物の火炎反応で製造した非晶質シリカ粉末、石英ガラスを粉砕した粉末などを使用することができる。
【００２４】
前記非晶質シリカ粉末の粒径は、例えば、ジェットミル、ボールミル、ビーズミルなどで粉砕して制御することができる。この際、粉砕後の非晶質シリカ粉末の５０％粒径（体積基準）を小さくしすぎると、粉砕機材質から混入する金属不純物量が増加するため好ましくない。また、粉砕条件を変えて粉砕後の非晶質シリカ粉末の５０％粒径（体積基準）を大きくすると、粉砕機材質から混入する金属不純物量は少なくなるが、造粒、成形、焼結が困難になる。そこで、本発明では前記非晶質シリカ粉末の５０％粒径（体積基準）を２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）を２００μｍ以下とし、該非晶質シリカ粉末の造粒、成形、焼結の各特性を高めるために、助剤となる微粒シリカを湿式混合する。
【００２５】
次に、本発明で使用する微粒シリカは、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの範囲であれば特に限定されないが、例えば、アルコキシシランの加水分解反応、いわゆるゾルゲル法で製造したシリカ微粒子、四塩化珪素やシロキサン化合物の火炎反応で製造したシリカ微粒子などを使用することができる。
【００２６】
（２）原料粉末の混合
（１）で選定した非晶質シリカ粉末と微粒シリカを湿式混合する。微粒シリカの混合比率は、全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であるが、好ましい範囲は用いる非晶質シリカ粉末や微粒シリカの粒度分布によって異なるため、適宜条件設定できる。非晶質シリカ粉末と微粒シリカの混合方法としては、例えば、容器回転型のロッキングミキサー、クロスミキサー、ポットミル、ボールミルなどを用い、超純水を加えて固形分濃度が３０〜８０ｗｔ％のスラリーを調製し、回転容器内で均一に湿式混合する方法が挙げられる。
【００２７】
なお、本発明では不透明石英ガラス製造用原料に用いられる造孔剤粉末を選定し、非晶質シリカ粉末、微粒シリカと共に湿式混合してもよい。例えば、５０％粒径（体積基準）が２〜２０μｍかつ１００％粒径（体積基準）が２００μｍ以下のシリカ粉末に、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカを全シリカ量に対して７ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下、造孔剤粉末として５０％粒径（体積基準）が５〜４０μｍの黒鉛粉末またはアモルファスカーボン粉末を全シリカ量に対して４ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下含んでなる混合シリカ粉末とすることができる。
【００２８】
（３）造粒
（２）で得られる非晶質シリカ粉末と微粒シリカを均一混合したスラリーを用いて、噴霧乾燥法で造粒する。噴霧乾燥で使用する装置は特に限定されないが、例えば、ディスク式（アトマイザー式）、圧力ノズル式、二流体ノズル式などが挙げられる。噴霧乾燥条件は、装置の仕様（種類、乾燥室内径など）に応じて適宜条件設定する。例えば、ディスク式で乾燥室内径１．５ｍ程のスプレードライヤーにおいては、スラリー供給速度５〜１５ｋｇ／ｈｒ、ディスク回転数１００００〜２００００ｒｐｍ、熱風入口温度１００〜１７０℃、出口温度６０〜１２０℃となる。
【００２９】
本発明の製造方法で得られるシリカ造粒粉末は、乾式加圧成形法を用いる不透明石英ガラス用の原料などに利用することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のシリカ粉末は、造粒、成形、焼結において優れた特性を有する。具体的には、該シリカ粉末で作製した造粒粉末は、有機系添加剤を一切含まず、金属不純物量が少なく、流動性に優れる球状顆粒である。また、本発明のシリカ造粒粉末を乾式加圧成形、焼結用の原料に用いれば、均一充填性、最密充填性に優れるため、工業生産において大型化しても、クラックのない、密度の高い成形体、焼結体を歩留り良く製造でき、高純度で高熱遮蔽性を有する不透明石英ガラスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１で作製したシリカ造粒粉末の走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図２】実施例２で作製したシリカ造粒粉末の走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図３】比較例１で作製したシリカ造粒粉末の走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図４】比較例２で作製したシリカ造粒粉末の走査型電子顕微鏡写真を示す。
【実施例】
【００３２】
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
造粒、成形、焼結の各特性に影響を及ぼすシリカ中の微粒に関しては、後記（ａ）の遠心沈降法を用いて微粒シリカを分離することにより、微粒シリカの重量比率と粒度分布を定量した。なお、実施例と比較例で調製した各シリカスラリーを、後記（ａ）の遠心沈降法を用いずに粒度分布を測定した場合には、粒度分布に有意差は認められず、微粒の定量評価は困難であった。
【００３４】
（ａ）遠心沈降分離の操作方法
固形分濃度（Ｃｓ１）が１０ｗｔ％のシリカスラリーを調製後、５０ｍｌ遠沈管（樹脂製、コニカル型、内径約２７ｍｍ、高さ約１１３ｍｍ）にシリカスラリーを３０ｇ仕込んだ。シリカスラリーは、各種粉砕装置で乾式粉砕したシリカ粉末を用いて超純水で調製した。なお、乾式粉砕したシリカ粉末に代えて湿式粉砕したシリカスラリーを用いる場合は、予め、ポットミルで均一分散させて、乾燥機にて１３０℃で恒量になるまで乾燥させて固形分重量を測定した後、固形分濃度（Ｃｓ１）が１０ｗｔ％になるように調製する。
【００３５】
次いで、固形分濃度（Ｃｓ１）が１０ｗｔ％のシリカスラリーを超音波ホモジナイザー（（株）日本精機製作所製ＵＳ−１５０Ｔ、チップ径φ１２ｍｍ、電流値１５０μＡ、処理時間５分）で分散処理した。前記シリカスラリーを遠心器（アズワン製ＣＮ−１０５０、回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で遠心沈降処理した後、続けて、上層液を２ｍｌパスツールにて５０ｍｌガラス製サンプル瓶に採取して、濃縮層（沈降層及び圧縮層）と分離した。
【００３６】
（ｂ）シリカ中の微粒シリカ重量比率の定量
（ａ）に記載の上層液分離後の濃縮層から適当量（約２ｇ）を駒込ピペットでガラス製容器に採取し、乾燥機にて１３０℃で恒量になるまで乾燥させて濃縮層の固形分重量を測定した。全シリカ量に対する微粒シリカ重量比は、以下の式から計算した。
【００３７】
【数１】
2018070397.tif 000002
ここで、Ｗ１は遠心沈降前のスラリー重量［ｇ］、Ｗ２は遠心沈降後の濃縮層の重量［ｇ］、Ｃｓ１は遠心沈降前のスラリーの固形分濃度［ｗｔ％］、Ｃｓ２は遠心沈降後の濃縮層の固形分濃度［ｗｔ％］である。Ｗ１，Ｗ２は、精密天秤（天秤精度０．１ｍｇ）で秤量した値であり、Ｃｓ１，Ｃｓ２は、固形分重量／スラリー重量×１００で求めた値である。
【００３８】
（ｃ）粒度分布
シリカの粒度分布は、レーザー回折・散乱法で測定（球相当径）した。測定装置は、マイクロトラック（マイクロトラック・ベル（株）製、ＭＴ３３００ＥＸ）を用い、測定条件は、シリカの屈折率を１．４６、溶媒を水、水の屈折率を１．３３、累積分布を篩下とし、分布形式を個数基準または体積基準とした。
【００３９】
本発明では、前記（ａ）の遠心沈降法で分離した、上層液と濃縮層を各々超音波ホモジナイザーで２分間分散させた後、上層液中の微粒シリカの５０％粒径を個数基準で評価し、濃縮層中のシリカの５０％粒径と１００％粒径を体積基準で評価した。
【００４０】
他の測定は、以下の方法で行った。
【００４１】
（ｄ）ＢＥＴ比表面積
シリカのＢＥＴ比表面積は、島津製作所製フローソーブＩＩ２３００装置を用いて測定した。なお、脱ガス処理は、窒素ガス流通下、加熱温度２００℃、加熱時間３０分とし、吸着用のガスは、窒素３０％とヘリウム７０％（体積比）の混合ガス（ＢＥＴ１点法）とした。
【００４２】
（ｅ）安息角と軽装嵩密度
シリカ造粒粉末の安息角と軽装嵩密度は、マルチテスター（（株）セイシン企業製、ＭＴ−１００１Ｋ）を用いて測定した。
【００４３】
（ｆ）金属不純物含有量
シリカ造粒粉末の金属不純物含有量は、誘導結合プラズマ発光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて測定した。
【００４４】
実施例１
シリカ粉末として、化学的純度が９９．９ｗｔ％以上、５０％粒径（体積基準）が７０μｍである非晶質シリカ粉末（日本化成（株）製、商品名「ＭＫＣシリカＰＳ１００」）を用い、ジェットミル粉砕機（（株）アイシンナノテクノロジーズ製、商品名「ＮＪ−１００」）により、前記非晶質シリカ粉末を供給速度５ｋｇ／ｈｒで粉砕し、５０％粒径（体積基準）を４．９μｍかつ１００％粒径（体積基準）を５２μｍとした。
【００４５】
助剤となる微粒シリカとして、化学的純度が９９．９ｗｔ％以上、５０％粒径（個数基準）が０．１μｍである微小球状シリカ粉末（（株）トクヤマ製、商品名「シルフィルＮＳＳ−３Ｎ）を用いた。
【００４６】
次に、ポリエチレン製ポットに、ジェットミル粉砕した非晶質シリカ粉末１５．２８ｋｇ、微小球状シリカ粉末２．７０ｋｇ（全シリカ量に対して１５ｗｔ％）、超純水１１．２６ｋｇを投入し、ポットミルで湿式混合してスラリーを調製した。
【００４７】
前記スラリーをスプレードライヤー（（株）プリス製、商品名「ＴＲ１６０」、ディスク式、乾燥室内径１．６ｍ）を用い、スラリー供給速度８ｋｇ／ｈｒ、ディスク回転数１８０００ｒｐｍ、熱風入口温度１５０℃、出口温度８０℃で噴霧乾燥させて、シリカ造粒粉末を約１８ｋｇ作製した。
【００４８】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。得られたシリカ造粒粉末は、安息角が３０°かつ軽装嵩密度が０．９５ｇ／ｃｍ３であった。
【００４９】
図１に、シリカ造粒粉末の電子顕微鏡写真を示す。流動性の良い約６０μｍの大きさの球状顆粒である。
【００５０】
また、表３にシリカ造粒粉末の金属不純物分析の結果を示す。この表から、本発明のシリカ造粒粉末は、Ｎａ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉの各金属不純物の含有量が各々１ｐｐｍ以下であることが明らかである。
【００５１】
実施例２
実施例１と同様の非晶質シリカ粉末と微小球状シリカ粉末を用い、全シリカ量に対する微小球状シリカ粉末の混合比を１０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様の手順で行った。
【００５２】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。得られたシリカ造粒粉末は、安息角が３４°かつ軽装嵩密度が０．９２ｇ／ｃｍ３であった。
【００５３】
実施例３
実施例１と同様の非晶質シリカ粉末と微小球状シリカ粉末を用い、全シリカ量に対する微小球状シリカ粉末の混合比を２５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様の手順で行った。
【００５４】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。得られたシリカ造粒粉末は、安息角が３０°かつ軽装嵩密度が１．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００５５】
比較例１
実施例１と同様の非晶質シリカ粉末を用い、微小球状シリカ粉末を混合しない以外は、実施例１と同様の手順で行った。
【００５６】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。シリカ粉末は造粒が困難で、造粒前と同様の不定形な微粉末であり、安息角が４７°と高く、軽装嵩密度が０．６６ｇ／ｃｍ３と低く、本発明とするシリカ造粒粉末は得られなかった。
【００５７】
固形分濃度が１０ｗｔ％であるシリカスラリー（超音波ホモジナイザー分散、処理時間５分）を遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離したときの上層液には、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカは検出されなかった。
【００５８】
比較例２
実施例１と同様の非晶質シリカ粉末と微小球状シリカ粉末を用い、全シリカ量に対する微小球状シリカ粉末の混合比を５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様の手順で行った。
【００５９】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。シリカ粉末の造粒性が劣るため、造粒後の粉末が崩壊し、本発明とするシリカ造粒粉末は得られなかった。
【００６０】
固形分濃度が１０ｗｔ％であるシリカスラリー（超音波ホモジナイザー分散、処理時間５分）を遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離したときの上層液には、５０％粒径（個数基準）が０．５μｍの微粒シリカが検出されたが、全シリカ量に対する前記微粒シリカの重量比は０．７ｗｔ％であり、本発明の微粒シリカ重量比に比べて低い値であった。
【００６１】
比較例３
実施例１と同様の非晶質シリカ粉末を用い、微小球状シリカ粉末を混合せず、有機バインダー（ユケン工業（株）製、セランダーＡＰ−５）を１．０ｗｔ％添加（対非晶質シリカ粉末）した以外は、実施例１と同様の手順で行った。
【００６２】
表１にシリカ調製条件、表２にシリカ物性とシリカ造粒粉末物性を示す。シリカ粉末は造粒性がやや劣り、安息角が３７°と高く、軽装嵩密度が０．７４ｇ／ｃｍ３と低く、本発明とするシリカ造粒粉末は得られなかった。
【００６３】
固形分濃度が１０ｗｔ％であるシリカスラリー（超音波ホモジナイザー分散、処理時間５分）を遠心沈降法（回転数５０００ｒｐｍ、回転時間１５分、操作回数１回）で分離したときの上層液には、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカは検出されなかった。
【００６４】
【表１】
2018070397.tif 000003
【００６５】
【表２】
2018070397.tif 000004
【００６６】
【表３】
2018070397.tif 000005
応用例
実施例１と実施例２のシリカ造粒粉末、及び比較例１のシリカ粉末を用いて、以下の方法により成形性、焼結性について評価した。
【００６７】
ＣＩＰ成形体の密度は、重量とサイズから計算し、焼結体の密度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６３４に準じてアルキメデス法により測定した。
【００６８】
実施例１、実施例２、比較例１の各粉末を発泡スチロール製の型に充填した後、発泡スチロール型全体をポリエチレン製袋で減圧封入し、圧力２８０ＭＰａでＣＩＰ成形した。次いで、ＣＩＰ成形体を大気雰囲気下で所定の温度で焼結させて不透明石英ガラスを得た。
【００６９】
表４に、成形体サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍにおいて、各焼結温度（保持時間４時間）で評価した焼結体密度を示す。この表から、本発明のシリカ造粒粉末は、焼結体密度が高く、焼結性に優れることが明らかである。
【００７０】
【表４】
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表５に、大型サイズにおける成形性、焼結性の評価結果を示す。この表から、本発明のシリカ造粒粉末は、成形体密度が高く、１４２５℃（保持時間４時間）での焼結体密度も高く、クラックも発生していないことが明らかである。これに対し、５０％粒径（個数基準）が０．０１〜０．９μｍの微粒シリカが所定量含まれず、造粒困難であったシリカ粉末を用いた場合には、成形体密度も低く、１４２５℃（保持時間４時間）での焼結体にクラックが発生した。
【００７１】
従って、本発明のシリカ粉末で調製したシリカ造粒粉末を用いると、ＣＩＰ成形時の均一充填性、最密充填性、及び焼結性が向上するため、工業的に有益な大型で高品質な不透明石英ガラスを製造することができる。
【００７２】
【表５】
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【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のシリカ粉末で調製したシリカ造粒粉末は、有機系添加剤を一切含まず、高純度、高流動性を有し、成形性、焼結性に優れるため、例えば、半導体製造装置用部材などに用いられる不透明石英ガラス製造用の原料に好適であり、工業的規模において大型の不透明石英ガラスを生産性良く製造する際に極めて有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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