[发明专利]生产SiO2颗粒的合成石英玻璃的方法及SiO2颗粒

说明书

本发明公开了生产SiO₂颗粒的合成石英玻璃的方法及SiO₂颗粒。通过熔化SiO₂颗粒生产不透明合成石英玻璃的已知方法包括：合成无定形SiO₂初级粒子，使无定形SiO₂初级粒子成粒以形成开孔SiO₂颗粒，通过在烧结气氛中在烧结温度下和烧结周期内加热来烧结开孔SiO₂颗粒，以形成致密化的SiO₂颗粒，和在熔融温度下熔融致密化的SiO₂颗粒，以形成合成石英玻璃。根据本发明在烧结期间调节烧结气氛、烧结温度和烧结持续时间，使得致密化的SiO₂颗粒一方面仍包含开孔，并且另一方面在1700 nm波长下显示材料特定的红外透射率T₁₇₀₀，该透射率为相同材料的石英玻璃颗粒的红外透射率T₁₇₀₀的50‑95%。

技术领域

本发明涉及用于生产合成石英玻璃的方法，所述方法包括以下步骤：

(a) 合成无定形SiO₂初级粒子，

(b) 使所述无定形SiO₂初级粒子成粒以形成开孔SiO₂颗粒，

(c) 通过在烧结气氛中在烧结温度下和烧结周期内加热来烧结所述开孔SiO₂颗粒，以形成致密化的SiO₂颗粒，

(d) 在熔融温度下熔融所述致密化的SiO₂颗粒，以形成合成石英玻璃。

背景技术

例如通过硅化合物的火焰水解或氧化，通过根据所谓的溶胶-凝胶法的有机硅化合物的缩聚，或通过在液体中无机硅化合物的水解和沉淀得到合成SiO₂的无定形粒子。在合成石英玻璃的工业生产中，这样的SiO₂初级粒子也作为所谓的烟灰(soot)或过滤器粉尘(filter dust)而得到。

SiO₂初级粒子是细碎的。在溶胶-凝胶法中，典型地得到0.5 μm-5 μm的平均粒度，并且在火焰水解中得到小于0.2 μm的平均粒度。它们尤其用作用于生产石英玻璃的原材料。然而，因为它们的小粒度和伴随的大比表面积，SiO₂初级粒子不是自由流动的，极度烧结活性的并且它们可以容易地被吹走，这阻碍立即熔化成为石英玻璃。因此，通常预先将它们造粒和预致密化。合适的积累或压制成粒方法的实例为在盘式成粒机中滚动成粒、喷雾成粒、离心雾化、流化床成粒、使用造粒磨(granulating mill)、粉料挤粒(compaction)、滚压机、压块、薄片生产或挤出的成粒方法。

在离散成粒(granulation discrete)期间，由于SiO₂初级粒子的附聚，形成相当大的附聚物；在此将这些称为“SiO₂颗粒粒子”，或简称为“颗粒粒子”。这些具有大量的形成大孔隙空间的开孔。颗粒粒子以其全部形成“多孔SiO₂颗粒”，即“开孔SiO₂颗粒”。

这样的多孔SiO₂颗粒是自由流动的，并且相比于细碎的SiO₂粉尘，显示提高的整重，所述整重可以通过热处理或机械处理进一步提高。

现有技术