特許 6680785 清浄化装置を用いた合成石英ガラスの製造プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6680785

(24)【登録日】2020年3月24日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】清浄化装置を用いた合成石英ガラスの製造プロセス

(51)【国際特許分類】

   C03B 20/00 20060101AFI20200406BHJP

   C07F 7/21 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   C03B20/00 B

   C03B20/00 D

   C07F7/21

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-531743(P2017-531743)

(86)(22)【出願日】2015年12月15日

(65)【公表番号】特表2017-537869(P2017-537869A)

(43)【公表日】2017年12月21日

(86)【国際出願番号】EP2015079732

(87)【国際公開番号】WO2016096811

(87)【国際公開日】20160623

【審査請求日】2018年11月13日

(31)【優先権主張番号】14198100.1

(32)【優先日】2014年12月16日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】599089712

【氏名又は名称】ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｒａｅｕｓ Ｑｕａｒｚｇｌａｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100209495

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 さおり

(73)【特許権者】

【識別番号】000190138

【氏名又は名称】信越石英株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(72)【発明者】

【氏名】ラオダーン、ヒルマール

(72)【発明者】

【氏名】バデケ、クラオス−ウヴェ

(72)【発明者】

【氏名】トロンメール、マルティン

【審査官】 井上 政志

(56)【参考文献】

【文献】 特表平１０−５１１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２０６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７１０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１９６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ１／００−５／４４

Ｃ０３Ｂ８／００−８／０４

Ｃ０３Ｂ１９／１２−２０／００

Ｃ０３Ｂ３７／００−３７／１６

Ｃ０７Ｆ７／００−７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下のプロセス工程：
（ａ）少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する製造材料を蒸発させて製造材料蒸気を形成する工程と、
（ｂ）プロセス工程（ａ）から得られた製造材料蒸気を少なくとも１つの清浄化装置に通して前記製造材料蒸気を清浄化する工程と、
（ｃ）プロセス工程（ｂ）から得られた精製製造材料蒸気を反応ゾーンに供給し、酸化及び／又は加水分解を介して前記製造材料蒸気をＳｉＯ₂粒子に変換する工程と、
（ｄ）プロセス工程（ｃ）から得られたＳｉＯ₂粒子を堆積表面上に堆積させる工程と、
（ｅ）任意選択的に、プロセス工程（ｄ）から得られたＳｉＯ₂粒子の乾燥及びガラス化を行って合成石英ガラスを形成する工程と、
を含み、
プロセス工程（ｂ）の少なくとも１つの清浄化装置が、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面）を決定したときに２〜４５０ｍ²／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含むことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。

【請求項2】

前記多孔性シリカ粒子のバルクは、少なくとも７５重量％が５０〜４０００μｍの直径を有する粒子である粒子サイズ分布を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記多孔性シリカ粒子のバルクは、５０μｍ未満の粒子サイズの割合が多くとも２０重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記多孔性シリカ粒子のバルクの嵩密度は、０．５〜３ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記プロセス工程（ｂ）における前記製造材料蒸気の流入速度は、０．０１〜２ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記多孔性シリカ粒子のバルクの嵩高さは、前記製造材料蒸気の流動方向と平行に１０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物の液体製造材料は、蒸発前に固相抽出に付されないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記ポリアルキルシロキサン化合物は、好ましくは、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６）、テトラデカメチルシクロヘプタシロキサン（Ｄ７）、ヘキサデカメチルシクロオクタシロキサン（Ｄ８）、それらの線状同族体及び上記化合物の任意の混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記製造材料蒸気は、不活性ガスを追加的に含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記プロセス工程（ｂ）の精製による前記製造材料蒸気の圧力低下は、２〜７５０ｍｂａｒであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

以下の構成要素：
少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する少なくとも１種の製造材料を蒸発させて製造材料蒸気を形成するための、少なくとも１つの蒸発器ゾーン（１）と、
前記少なくとも１つの蒸発器ゾーン（１）から得られた製造材料蒸気が供給され、且つＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに２〜４５０ｍ²／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含む、少なくとも１つの清浄化装置（２）と、
前記少なくとも１つの清浄化装置（２）から得られた精製製造材料蒸気を通して熱分解又は加水分解により前記製造材料をＳｉＯ₂粒子に変換する、少なくとも１つの反応ゾーン（３）と、
合成石英ガラスを形成するための、前記反応ゾーン（３）から得られたＳｉＯ₂粒子の堆積ゾーンを有する、少なくとも１つの堆積ゾーン（４）と
により特徴付けられる合成石英ガラスの製造装置。

【請求項12】

前記清浄化装置（２）は、少なくとも１つの布（７）を追加的に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つの布（７）は、前記蒸発器ゾーン（１）から送られた前記製造材料蒸気が前記多孔性シリカ粒子のバルクと接触する前に前記少なくとも１つの布（７）を通り抜けるように配置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する製造材料蒸気を精製するための、多孔性シリカ粒子のバルクの使用であって、前記多孔性シリカ粒子が２〜４５０ｍ²／ｇの比表面積を有し、且つ前記比表面積（ＢＥＴ表面）がＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により決定される、使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特別な清浄化装置を用いた合成石英ガラスの製造方法、特別な清浄化装置を含む合成石英ガラスの製造装置、合成石英ガラス製造用の製造材料蒸気を清浄化するための多孔性シリカ粒子のバルクの使用、並びに本発明に係るプロセスにより得られる合成石英ガラスに関する。

【背景技術】

【0002】

合成石英ガラスを製造するために、加水分解又は酸化によりＣＶＤ手順でケイ素含有出発物質からＳｉＯ_２粒子の生成及び移動支持体上への堆積が行われる。この方法は外付け法及び内付け法に細分し得る。外付け法の場合、ＳｉＯ_２粒子は回転支持体の外面上に適用される。関連する外付け法の例としては、いわゆるＯＶＤ法（気相外付け）、ＶＡＤ法（気相軸付け）又はＰＥＣＶＤ法（プラズマ増強化学気相堆積）が挙げられる。内付け法の最もよく知られている例は、外側から加熱された管の内壁上にＳｉＯ_２粒子が堆積されるＭＣＶＤ法（改良化学気相堆積）である。

【0003】

支持体表面領域の温度が十分に高ければ、ＳｉＯ_２粒子は直接ガラス化し、これは「直接ガラス化」としても知られる。これとは対照的に、いわゆる「スート法」ではＳｉＯ_２粒子の堆積時の温度が非常に低いので、多孔性ＳｉＯ_２スート層が得られ、次いで、個別プロセス工程で焼結されて透明石英ガラスとなる。直接ガラス化及びスート法は両方とも、緻密で透明な高純度の合成石英ガラスをもたらす。

【0004】

四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）は、合成石英ガラス製造用のケイ素含有製造材料として先行技術から公知である。四塩化ケイ素及び他の類似の塩素含有物質は、１００℃未満の中温ですでに十分な蒸気圧を有するので、いずれの不純物も通常は液相に残留し、超高純度スート体の製造がより容易になる。

【0005】

しかしながら、四塩化ケイ素の蒸発時、使用される不活性蒸気流中に部分的に液滴が連行され、反応ゾーンに達成するまでに完全に蒸発するとは限らないことが知られている。それゆえ、液相に含まれる不純物は、最終的にスート体に達するので、それから製造される石英ガラスの品質を劣化させる。不純物は通常は金属である。

【0006】

言及された不純物が反応ゾーンに達しないように蒸発ゾーン内で四塩化ケイ素の蒸発を完了させるいくつかのプロセスが先行技術で公知である。例えば、特許文献１には、蒸発器内にガラスウールを設置すると蒸発時に形成された小滴がガラスウールにより保持されるので、材料蒸気流中へのその逃散が防止されると記載されている。特許文献２には、大表面積の非多孔性フィルター層を同時に用いて液滴を蒸発させる類似の方法が記載されている。特許文献３には、製造材料蒸気流を精製するための活性炭を含むフィルターの使用が記載されている。この場合、以上に挙げた方法とは対照的に、蒸気をフィルターに接触させ、且つ液体は接触させない。

【0007】

これらのすべての方法に共通するのは、気化されずに同伴される液滴を各層中に保持することで問題を解決することである。なぜなら、蒸気ライン中の気化されない液滴は、バーナーの誤動作を引き起こす可能性があり、結果として、石英ガラスの欠陥の発生、燃焼効率の低下及び堆積プロセスの長期安定性の低下をもたらす可能性があるからである。

【0008】

しかしながら、四塩化ケイ素などの塩素含有製造材料の主な欠点は、合成石英ガラスに変換する時に塩酸が生成されるため排気ガスのスクラビング及び廃棄処理のコストが高くなることである。したがって、原則として、ＳｉＣｌ_４を使用する場合、湿分の進入を防止する装置が使用される。これにより塩酸の形成が低減され、且つシリカ酸の形成が回避される。この手順は当業者の熟知するところである。

【0009】

これまで、こうした必要性を回避するために、多数のいわゆる塩素を含まない有機ケイ素化合物が石英ガラス製造用の製造材料として試験されてきた。挙げられる例は、モノシラン、アルコキシシラン、シロキサン及びシラザンである。これらのいわゆる塩素レス有機ケイ素化合物のうち特に興味深いグループは、ポリアルキルシロキサン（簡潔に「シロキサン」とも呼ばれる）であり、これは、例えば、特許文献４から公知である。特に、ポリアルキルシロキサンに包含され得る環式ポリアルキルシロキサンは、重量割合でケイ素の割合が特に高い点で優れており、これは合成石英ガラスの製造に使用する際の経済効率に寄与する。高純度で工業的に入手可能であるため、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）が特に使用される。

【0010】

かかるポリアルキルシロキサン化合物は重合性であり、製造材料中に純粋形で又は他の成分との混合物として典型的には液体の形態で存在する。これらの化合物は、痕跡量の重合性シラノールも含有することができる。それらは、液体の形態で堆積バーナーなどの消費ユニットに供給されてバーナー出口で又は火炎内に噴霧され得る。しかしながら、通常、製造材料は、蒸発器により気相又は蒸気相に変換されてライン系により連続ガス流として消費ユニットに供給される。

【0011】

これらのいわゆる塩素を含まない製造材料に基づく合成石英ガラスの製造方法のいくつかは、先行技術に記載されている。例えば、印刷文書の特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８及び特許文献９を参照されたい。

【0012】

しかしながら、ポリアルキルシロキサンの使用は、四塩化ケイ素中の低分子金属不純物が、得られる石英ガラスの品質を低下させるという点で、且つ同時に湿分の進入が避けられるという点で、上記の方法とは基本的に異なり、製造材料の不純物が、得られる石英ガラスの品質に影響を及ぼす可能性があること関して、他の困難を伴う。基本的に、ＳｉＣｌ_４は環式ポリアルキルシロキサンよりも熱安定性であり、且つその沸点はかなり低い。一方、環式ポリアルキルシロキサンは、実際上、室温で湿分と反応しない。しかしながら、環式ポリアルキルシロキサンの使用に伴う主な問題の１つは、重合及びゲル形成が起こることである。すでに先に述べたように、ポリアルキルシロキサンは、水、シラノール、重合触媒作用痕跡成分（例えば、ルイス酸又はルイス塩基）などの痕跡量の極性不純物を含有し得ることが知られている。シラノールの場合、この不純物は、それ自体と反応してポリマーを形成し得るか、又は出発化合物との開環反応を開始し得る。このため、最終的に、以上に挙げたポリマーシロキサン残留物及びゲルが形成される。こうしたポリマー及びゲルは、通常、蒸発器、蒸気ライン、制御バルブ、スロットル、他のガス計量装置及びラインに残留し、そこで濃縮される。これにより材料流の制御挙動が大幅に低下し得る。それゆえ、再現性のあるプロセス管理が困難になる。極端な場合、これにより閉塞が起こる。いずれの作用も保守及び清浄化工程の休止時間を増加させるので、ポリアルキルシロキサンを用いたプロセスは関連コストが必要となる。

【0013】

一方、これらの残留物は、得られる石英ガラスの性質にも悪影響を及ぼす。なぜなら、製造材料蒸気流のマスフローの均等分布が制御不能であるため、再現性よく作用しないからである。このため、スートの半径方向及び軸方向の密度変動が増加し、後続の脱水又は塩素化工程で塩素含有率の変動が増加する。さらに、かかる残留物は、マルチバーナー法で外径変動の増加をもたらす。これは、ひいては、対応する材料損失に伴う不良品に影響を及ぼす。この結果、プロセス効率が悪くなるとともに製造コストが増加する。そのほかに、製造材料は、一般に、ある特定のバッチ変動を受ける。これはｐｐｍ範囲内であるが、それにもかかわらず、プロセスの制御性及び再現性が上記のように欠如することの一因となる。異なる製造業者からの原料は異なる不純物／汚染レベルを有するので、得られる石英ガラスの品質の制御が確保されない。

【0014】

こうした問題を解決するために、特許文献１０には、最初にポリアルキルシロキサン成分を噴霧し、それを部分的に液体の形態でパッキング材料に適用することが提案されている。ポリアルキルシロキサン液滴は、キャリヤーガス流と共にパッキング材料を通って下方に搬送され、このパッキング材料内で蒸発する。続いて、パッケージを出る蒸気流の方向は１８０°変化するので（底部から頂部に流動する）、より高分子の不純物（ポリマー及びゲル）は装置の底部に沈降し、且つこのようにして精製された蒸気流は流動してさらなる使用に供される。ここには、この蒸気流中にガラスウール製の追加の任意選択的フィルターを設置可能であるとも記載されている。しかしながら、液相が存在するため、パッキング材料の入口側でゲル形成による強い接着が起こる。さらに、パッケージ内で液体材料を蒸発させる時間が長いので、かかる蒸発器の応答時間が相対的に長いことが欠点である。蒸気相中へのフィルターの設置に関連してガラスウールフィルターの使用のみが挙げられることにも留意すべきである。技術的観点から見て、これは、先ず、かかるフィルターがフィルター上の系の圧力低下にほとんど影響を及ぼさないことが知られているという事実に基づく。ガラスウールは多孔性ではなく、一般に、ＢＥＴ法に従って測定したとき約１〜＜＜２ｍ^２／ｇの内表面積を有する。

【0015】

ポリマー及びゲルの形成を回避する他の方法は、特許文献１１に記載されている。この文書には、基本的に目標ポリアルキルシロキサンの沸点に近い沸点を有するポリアルキルシロキサン中の極性不純物は、ポリアルキルシロキサン中でのポリマー及びゲルの形成の一因となることが開示されている。しかしながら、ここには、驚くべきことに、こうした極性不純物は蒸発しないと記載されているとともに、多孔性シリカゲルパッケージを用いて固相抽出により液体ポリアルキルシロキサン製造材料からそれを除去すると、もはや重合及び／又はゲル形成の傾向がないので、このようにして精製された製造材料（すなわち、不揮発性不純物を有していないポリアルキルシロキサン）の使用は、石英ガラスの製造に有利であるという事実が得られると記載されている。しかしながら、この戦略は、追加のプロセス工程を必要とし、対応する時間及びコストを伴うことが欠点である。とりわけ、大量のシロキサン（５０超〜）の使用により、追加の清浄化工程としてのこの液／固抽出は複雑且つ高価になる。さらに、抽出プロセス時の清浄化作用は、シリカ材料の負荷の増加に伴って減少する（特許文献１１の図４Ａ〜Ｄを参照されたい）。結果として、原料の品質は抽出時間の増加に伴って変化し得る。さらに、かかるプロセスは、比較的長い滞留時間又はシリカ材料との接触時間を伴う。シリカ材料のプレ処理に依存して、それは弱いＬ塩基として作用し得る。液体抽出の場合のように接触時間が長い場合、シリカ材料の機能として酸成分が導入され得るか又は転位反応が痕跡領域で行われ得るので、後続の蒸発時に重合挙動に悪影響を及ぼす（すなわち、開環反応が開始され得るとともに、より高次の同族体への転位反応も開始され得る）。さらなる問題は、強力な液／固接触に起因して、元素痕跡不純物が導入され得るとともに、ひいては製造化合物の重合挙動に悪影響を及ぼし得ることである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】英国特許第１５５９９７８号

【特許文献2】米国特許第４，２１２，６６３号

【特許文献3】欧州特許出願公開第０７６５８４５Ａ１号

【特許文献4】独国特許出願公開第３０１６０１０Ａ１号

【特許文献5】欧州特許出願公開第０７６０３７３Ａ号

【特許文献6】国際公開第９９／１５４６８Ａ号

【特許文献7】国際公開第９９／５４２５９Ａ号

【特許文献8】国際公開第２０１３／０９２５５３Ａ号

【特許文献9】欧州特許出願公開第０５２９１８９Ａ号

【特許文献10】米国特許第５，５５８，６８７号

【特許文献11】国際公開第９８／４７９４６Ａ１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

この先行技術から出発して、本発明は、ポリアルキルシロキサン製造材料を用いて先行技術の欠点の少なくとも１つ、好ましくはすべてを克服する合成石英ガラスの製造プロセスを提供するという目的に基づく。特に、本発明は、ポリアルキルシロキサン製造材料を用いてスペースをとらない装置を使用可能な合成石英ガラスの製造プロセスを提供するという目的に基づく。追加の清浄化工程の必要性は、好ましくは回避すべきである。しかしながら、この場合、先行技術の製造材料蒸気と同程度に重合及び／又はゲル形成の傾向が低い、好ましくは先行技術の製造材料蒸気よりも重合及び／又はゲル形成の傾向が低い製造材料蒸気を石英ガラスの製造に提供すべきである。それゆえ、石英ガラスの製造方法の制御性及び再現性を向上させるべきである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

これらの目的は、合成石英ガラスを製造するための以下に記載の本発明に係る方法、合成石英ガラスを製造するための本発明に係る装置、本発明に係る多孔性シリカ粒子のバルクの使用、及び本発明に係る合成石英ガラスにより達成された。

【0019】

本発明によれば、以下の工程：
（ａ）少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する製造材料を蒸発させて製造材料蒸気を形成する工程と、
（ｂ）プロセス工程（ａ）から得られた製造材料蒸気を少なくとも１つの清浄化装置に通して製造材料蒸気を清浄化する工程と、
（ｃ）プロセス工程（ｂ）から得られた精製製造材料蒸気を反応ゾーンに供給し、酸化及び／又は加水分解を介して製造材料蒸気をＳｉＯ_２粒子に変換する工程と、
（ｄ）プロセス工程（ｃ）から得られたＳｉＯ_２粒子を堆積表面上に堆積させる工程と、
（ｅ）任意選択的に、プロセス工程（ｄ）から得られたＳｉＯ_２粒子の乾燥及びガラス化を行って合成石英ガラスを形成する工程と
を含む合成石英ガラスの製造方法が提供される。

【0020】

本発明に係る方法は、プロセス工程（ｂ）の少なくとも１つの清浄化装置が、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面）を決定したときに少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含むことを特徴とする。

【0021】

驚くべきことに、製造材料蒸気が重合及び／又はゲル形成する傾向は、少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクをすでに蒸発した製造材料蒸気中で用いることにより低減されることが判明した。このことは、一方では、重合を引き起こす不純物が揮発性ではないので液相から分離しなければならないと先行技術に記載されているという点で特に驚くべきことである。このことは、他方では、バルクがポリマー堆積及び／又はゲル形成により閉塞を起こさない程度まで多孔性バルクを用いることにより、蒸発時に形成されたオリゴマー成分及び／又はポリマー成分を分離可能であるので、驚くべきことである。このため、驚くべきことに、バルク間の圧力低下が全体として低い状態を維持し、特に技術的且つ経済的に妥当であり、液相中での上流の高価な液／固抽出プロセスを回避可能であるという事実がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】装置が任意選択的布７を含む本発明に係る装置の模式図。ここで、製造材料流（液体／気体）は底部から上方に流れる。

【発明を実施するための形態】

【0023】

好ましい実施形態では、多孔性シリカ粒子のバルクのＢＥＴ表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに少なくとも２ｍ^２／ｇ、より好ましくは少なくとも３ｍ^２／ｇ、より好ましくは少なくとも４ｍ^２／ｇである。

【0024】

さらなる好ましい実施形態では、多孔性シリカ粒子のバルクのＢＥＴ表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに多くとも４５０ｍ^２／ｇ、より好ましくは多くとも３００ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは多くとも２５０ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは多くとも２００ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは多くとも１５０ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは多くとも１００ｍ^２／ｇである。

【0025】

さらなる好ましい実施形態では、多孔性シリカ粒子のバルクのＢＥＴ表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに２〜４５０ｍ^２／ｇ、より好ましくは２〜３００ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは２〜２５０ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは２〜２００ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは３〜１５０ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは４〜１００ｍ^２／ｇである。

【0026】

多孔性シリカ粒子のＢＥＴ表面積を上述した範囲内に調整した場合、本発明に係る方法は、保守コストを削減して高いプロセス安定性を達成可能である。２ｍ^２／ｇ未満の小さすぎるＢＥＴ表面積及び４５０ｍ^２／ｇ超の大きすぎるＢＥＴ表面積を有する多孔性シリカ粒子では十分なプロセス安定性を達成できないことが、本発明に係る実施例から示される。

【0027】

ある特定の理論により拘束されることを望むものではないが、蒸発器及び蒸気ラインに残留物を生じ得る種々のタイプの痕跡不純物が製造材料に含まれると推定される。

【0028】

Ａ）高沸点痕跡不純物
これらは、蒸気圧が非常に低いため又は露点が低いため、蒸発がかなり困難であり得るとともに、蒸発器及び蒸発器ラインに残留することがあり、滞留時間が長い場合、蒸発系内のゲル状残留物に結合されることがあるという事実により特徴付けられる。

【0029】

Ｂ）極性痕跡不純物
かかる反応性痕跡不純物は、例えば、以上に挙げたシラノールであり得る。こうした痕跡不純物は、その極性ＯＨ基に起因して環状シロキサンの開環反応を開始し得る。それらは主要な環式成分との縮合反応により反応してより高沸点の不純物になり、これは、次いで蒸気ラインにゲル状不純物として蓄積する。

【0030】

Ｃ）触媒活性痕跡不純物
反応性触媒活性痕跡不純物は、例えば、ルイス酸及びルイス塩基である。これらの化合物は、痕跡量の残留湿分の存在下で開環反応を開始し得る。これは、例えば、金属痕跡不純物（金属酸化物及び／又は金属ハロゲン化物）であり得るとともに、これらも環状シロキサンの開環反応に関与する。主要な環式成分とのさらなる反応によりより高沸点の不純物を生成し得るとともに、これは、次いで蒸気ラインにゲル状不純物として蓄積する。

【0031】

Ｂ）及びＣ）の反応性痕跡不純物（例えば、シラノール、ルイス酸及びルイス塩基）は、驚くべきことに本発明に従って、少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含む清浄化装置に製造材料を製造材料蒸気の形態で通した場合、特に効果的且つ効率的に原料から除去可能である。

【0032】

手順の実施後に清浄化装置の多孔性シリカ粒子にシラノールの有意な残留物は見いだされなかったので、使用した温度ではシリカの反応性シラノールは主に環式揮発性シロキサンに変換されたと推定される。結果として、かかるパッケージの使用寿命は、本発明により有意に増加可能である。

【0033】

そのほかに、本発明に係るバルクの使用により、製造された合成石英ガラスが全体的に一貫して良好な品質を有するように製造化合物のバッチ差を補償可能であることが判明した。蒸発器、蒸気ライン、制御バルブ、スロットル、他のガス計量装置及びラインへのポリマー及び／又はゲルの堆積が低減及び／又は回避される結果としてマスフローの一様分布を達成可能であるという事実と相まって、本方法は、本発明の主題に基づく制御された再現性のある形で実施可能である。上記したように、これは有意なコスト節約をもたらす。

【0034】

本発明によれば、「を含む」という用語は、「からなる」を意味するものと理解される。

【0035】

＜プロセス工程（ａ）−製造材料の蒸発＞
プロセス工程（ａ）では、少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する製造材料を蒸発させて製造材料蒸気を形成する。

【0036】

原理的には、合成石英ガラスの製造に好適な任意の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を本発明に従って使用可能である。本発明の範囲内では、ポリアルキルシロキサンという用語は、線状分子構造（分岐状構造も含む）並びに環式分子構造の両方を含む。

【0037】

特に好適な環式の代表は、以下の総和式
Ｓｉ_ｐＯ_ｐ（Ｒ）_２ｐ
を有するポリアルキルシロキサンである。式中、ｐは２以上の整数である。基「Ｒ」はアルキル基であり、最も簡単な場合はメチル基である。

【0038】

ポリアルキルシロキサンは、重量分率で特に高い分率のケイ素を有することにより特徴付けられ、これは合成石英ガラスの製造に使用する際の経済効率に寄与する。

【0039】

これとの関連では、ポリアルキルシロキサン化合物は、好ましくは、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６）、テトラデカメチルシクロヘプタシロキサン（Ｄ７）、ヘキサデカメチルシクロオクタシロキサン（Ｄ８）、及びそれらの線状同族体並びに以上に挙げた化合物の任意の混合物からなる群から選択される。Ｄ３、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ７及びＤ８という表記は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｃ．により導入された表記に由来し、「Ｄ」は［（ＣＨ_３）_２Ｓｉ］−Ｏ−基を表す。

【0040】

上述したポリアルキルシロキサン化合物の混合物は、本発明の範囲内で同程度に良好に使用可能である。

【0041】

高純度で商業量を入手可能であるため、現時点では好ましくはオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）が使用される。したがって、ポリアルキルシロキサン化合物がオクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）である場合、本発明の範囲内で特に好ましい。

【0042】

一般に、製造材料は、プロセス工程（ａ）に導入する前に精製工程に付すことが可能である。当業者であれば、かかる精製方法を心得ている。しかしながら、好ましい実施形態では、製造材料は、事前に上流の精製プロセスに付されない。つまり、製造材料は、好ましくは、いずれかの不純物が市販品から除去されるプロセスに付されない。好ましくは、上記の不純物Ａ）〜Ｃ）は除去されない。本発明によれば、さらに特に好ましいのは、少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物の液体製造材料が蒸発前に固相抽出に付されないことを特徴とするプロセスである。それゆえ、製造材料は、好ましくは、液／固相抽出に付されない。驚くべきことに、それにもかかわらず、本発明に係る方法により高い制御性及び再現性をもって石英ガラスを製造可能であることが判明した。特に追加の清浄化工程を省略可能であるという点で、本発明に係る方法は、時間の節約及び休止時間の削減によりコストを達成可能である。

【0043】

さらに、特に製造材料を液／固相抽出に付さない場合、以上で説明したように固相から製造材料への追加の汚染を回避可能である。

【0044】

製造材料の蒸発は、キャリヤーガス成分を存在させて又は存在させずに行うことが可能である。好ましくは、製造材料の蒸発は、キャリヤーガスの存在下で行われる。なぜなら、これによりポリアルキルシロキサン化合物の沸点未満の温度で蒸発を行うことが可能になるからである。つまり、好ましくは、製造材料蒸気はキャリヤーガスを追加的に含む。製造材料の蒸発をその沸点未満で行うべきである場合、かかる手順が好ましい。不活性ガスは、好ましくは化学的に不活性であり、好ましくは窒素又はアルゴンである。重合性ポリアルキルシロキサン化合物とキャリヤーガスとのモル比は、好ましくは０．０１〜２の範囲内であり、０．０２〜１．５の範囲内が特に好ましく、０．０５〜１．２５の範囲内がさらに特に好ましい。特に、使用されるキャリヤーガスは、好ましくは、体積基準で＜４０ｐｐｍの含湿率を有し且つ重合性ポリアルキルシロキサン化合物としてＯＭＣＴＳを含む窒素である。また、この場合、ＯＭＣＴＳと窒素との分子比は０．０１５〜１．５の範囲内であることが好ましい。

【0045】

蒸発プロセス工程それ自体は、当業者に公知である。ポリアルキルシロキサン化合物は、ポリアルキルシロキサン化合物とキャリヤーガスとの選択分子比に依存して１２０〜２００℃の温度で蒸気相に変換される。蒸発チャンバーの蒸発温度は、常にポリアルキルシロキサン化合物の露点よりも少なくとも数度高くすべきである。この場合も、露点は、ポリアルキルシロキサン化合物とキャリヤーガスとの選択分子比に依存する。好ましい実施形態では、ポリアルキルシロキサン化合物は、蒸発前に４０〜１２０℃の温度にプレ加熱され、次いで、製造材料のプレ加熱よりも高い温度を有する蒸発チャンバー内に噴霧される。好ましい実施形態では、不活性キャリヤーガスは、蒸発チャンバーに供給する前に２５０℃までの温度に追加的にプレ加熱可能である。蒸発チャンバーの温度は、常にポリアルキルシロキサンとキャリヤーガスとの混合物の露点温度よりも平均で高いことが有利である。好適な蒸発プロセスは、例えば、国際公開第２０１３／０８７７５１Ａ号及び国際公開第２０１４／１８７５１３Ａ号並びに独国特許第１０２０１３２０９６７３号に記載されている。

【0046】

本発明の範囲内では、「露点」という用語は、液体の凝縮と蒸発との平衡状態が確立される温度を記述する。

【0047】

製造材料の沸点未満の温度を使用する場合、蒸発は、好ましくは不活性キャリヤーガスと一緒に行われる。

【0048】

本発明の範囲内では、「蒸発」とは、製造材料が本質的に液相から気相に変換されるプロセスを意味するものと理解される。これは、好ましくは、上記のように製造材料の主成分としての重合性ポリアルキルシロキサン化合物の露点超の温度を用いて行われる。製造材料の小さい液滴が連行される可能性があることを技術的に排除できないことは、当業者であれば心得ている。それゆえ、プロセス工程（ａ）では、９７ｍｏｌ％以上、好ましくは９８ｍｏｌ％以上、より好ましくは９９ｍｏｌ％以上、特に好ましくは９９．９ｍｏｌ％以上の気体成分を好ましくは含有する製造材料蒸気が好ましくは生成される。

【0049】

特に、製造材料蒸気の温度を特に後続のプロセス工程（ｂ）のために及び／又はそのプロセス工程時に本質的に１００℃超に維持することが好ましい。結果として、製造材料中の反応性痕跡成分は十分に熱的に「活性化」される。つまり、特に、痕跡成分は、熱的活性化により高移動性を有し得るので、通常の輸送プロセスによりシリカ粒子のバルクの内側細孔構造に導入可能である。これは、特に、これらの痕跡成分の全表面（すなわち、シリカ粒子の最内側細孔も同様）に蒸気相中で迅速に到達可能であるので、効果的精製を達成可能であるという利点を有する。痕跡不純物は、シリカ材料の表面及び細孔壁のＯＨ基（化学吸着）への結合／吸収（化学吸着）又は吸着（物理吸着）が可能である。これとの関連では、バルクは、気相中で製造材料に本質的に接触することにより固着も閉塞も起こさないので、特に濾過ケークの形成をもたらさないので、バルク間の圧力損失の増加ももたらさないことが判明した。１５トン超の市販のＯＭＣＴＳの蒸発後でさえも、閉塞を観測することはできなかった。

【0050】

プロセス工程（ａ）により生成された製造材料蒸気は、続いてプロセス工程（ｂ）に供給される。

【0051】

＜プロセス工程（ｂ）−製造材料蒸気の精製＞
プロセス工程（ｂ）では、プロセス工程（ａ）から得られた製造材料蒸気を少なくとも１つの清浄化装置を通して製造材料蒸気を清浄化する。プロセス工程（ｂ）の清浄化装置は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を測定したときに少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含む。

【0052】

それゆえ、本発明によれば、製造材料蒸気は、多孔性シリカ粒子のパッケージに接触させる。この場合も製造材料蒸気が細孔凝縮により液相に移行し得ることは当業者に確かに公知であるが、本発明によれば、上記のように製造材料蒸気を最初にパッケージに接触させる。これにより、製造材料の上記の精製効率及び本発明に係る方法の驚くほど良好な実行可能性がもたらされる。製造材料の良好な精製が達成されると同時に、後続の装置内でのゲル及びポリマーの形成が回避されて石英ガラス製造の良好な制御性及び再現性が得られ、シリカ粒子のパッケージは、特に耐久性があり、とりわけパッケージ間の圧力低下がごくわずかであるため、石英ガラス製造の全体プロセスに最小限の障害を与えるにすぎない。それゆえ、パッケージの交換は、ほとんど必要とされず、少ない休止時間をもたらす。さらに、清浄化装置は機構が単純であり、石英ガラス製造用の既存の装置に後から組み込むことさえも可能である。

【0053】

本発明によれば、比表面積とは、特に明記されていない限りＢＥＴ表面を意味する。この表面を決定する方法は当業者に公知である。特にＤＩＮ ＩＳＯ９２７７：２００３−０５に準拠して決定可能である。

【0054】

多孔性シリカ粒子のＢＥＴ表面積が２〜４５０ｍ^２／ｇの範囲内、より好ましくは２〜３００ｍ^２／ｇ、さらにより好ましくは２〜２５０ｍ^２／ｇの範囲内、さらにより好ましくは２〜２００ｍ^２／ｇの範囲内、さらにより好ましくは３〜１５０ｍ^２／ｇの範囲内、さらにより好ましくは４〜１００ｍ^２／ｇの範囲内であれば、特に好ましい。特にこの領域では製造材料蒸気の精製は特に効果的であり且つ使用寿命は最長であることが判明した。

【0055】

原理的には、所要の比表面積を有するシリカ粒子は、シリカ粒子のバルクに使用可能である。しかしながら、シリカ粒子は、合成シリカ材料を含むことが好ましい。

【0056】

好ましくは、シリカ材料は、合計で１ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｂ未満、より好ましくは２５０ｐｐｂ未満、最も好ましくは１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは５０ｐｐｂ未満の含有率で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ及びＭｇからなる群の元素を有する。

【0057】

好ましくは、シリカ材料は、合計で１ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｂ未満、より好ましくは２５０ｐｐｂ未満、最も好ましくは１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは５０ｐｐｂ未満の含有率で、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ及びＮｉからなる群の元素を有する。

【0058】

好ましくは、シリカ材料は、合計で１ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｂ未満、より好ましくは２５０ｐｐｂ未満、最も好ましくは１００ｐｐｂ未満、特に好ましくは５０ｐｐｂ未満の含有率で、Ｔｉ、Ｚｒ及びＺｎからなる群の元素を有する。

【0059】

好ましくは、シリカ材料は、５０ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｂ未満、最も好ましくは２５０ｐｐｂ未満、特に好ましくは１００ｐｐｂ未満の含有率のＡｌを有する。

【0060】

好ましくは、シリカ材料は、５００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、最も好ましくは５ｐｐｍ未満、特に好ましくは２ｐｐｍ未満の残留塩素含有率を有する。

【0061】

これらの好ましい含有率のそれぞれ、好ましくはこれらの含有率の少なくとも２つの組合せ、特に好ましくはすべての含有率は、製造材料蒸気の精製を特に効果的にする。かかるシリカ粒子は、例えば、スラッジ顆粒化プロセス（Ｅｉｒｉｃｈ顆粒化）により取得可能である。

【0062】

好ましくは、本発明に係るプロセスは、多孔性シリカ粒子のバルクが、粒子の少なくとも７５重量％が５０〜４０００μｍの直径を有する粒子サイズ分布を有することを特徴とする。２０００〜４０００μｍの画分は、伝統的なスクリーニング技術により決定し、且つ１〜２０００μｍの画分は、レーザー光散乱（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を使用）により決定した。多孔性シリカ粒子のバルクは、特に好ましくは、粒子の少なくとも７５重量％が１００〜３０００μｍ、より好ましくは１２５〜２５００μｍ、特に好ましくは１８０〜２０００μｍの直径を有する粒子サイズ分布を有する。粒子の少なくとも７５重量％が５００〜２０００μｍの直径を有する本発明に係るさらに好ましい粒子サイズ分布が存在する。

【0063】

重量百分率は、多孔性シリカ粒子のバルクの全重量を基準にする。この実施形態により、特に、バルク間の低い圧力低下と同時に効率的な清浄化作用を達成可能である。シリカのより小さい粒子サイズが液／固相抽出に有利であるという国際公開第９８／４７９４６号の評価とは対照的に、本発明によれば、驚くべきことに、好ましい粒子サイズ範囲内では製造材料蒸気の効果的な精製が行われることが判明した。しかしながら、それと同時に、より高い流量を実現可能であり、且つ追加のプロセス工程を必要としない。

【0064】

好ましくは、本発明に係るプロセスは、記載のすべての実施形態で、多孔性シリカ粒子のバルクが、５０μｍ未満の粒子サイズの割合が多くとも２０重量％、特に好ましくは多くとも１５重量％を有することを特徴とする。重量百分率は、多孔性シリカ粒子のバルクの全重量を基準にする。この実施形態により、特に、バルク間の低い圧力低下と同時に効率的な清浄化作用を達成可能である。

【0065】

好ましくは、本発明に係るプロセスは、多孔性シリカ粒子のバルクの嵩密度が０．５〜３のｇ／ｃｍ^３、より好ましくは０．７５〜２ｇ／ｃｍ^３、特に好ましくは０．９〜１．５ｇ／ｃｍ^３であることも特徴とする。嵩密度の決定は当業者に公知であり、特にＤＩＮ５３１９４に準拠して行うことが可能である。この嵩密度は、特に、バルク間の低い圧力低下それゆえ高処理量と効率的かつ効果的な精製との間の良好な組合せを表す。

【0066】

好ましくは、本発明に係るプロセスは、プロセス工程（ｂ）の精製による製造材料蒸気の圧力低下が２〜７５０ｍｂａｒ、好ましくは３〜４００ｍｂａｒ、より好ましくは５〜１００ｍｂａｒであることを特徴とする。

【0067】

本発明によれば、プロセス工程（ａ）からプロセス工程（ｂ）への製造材料蒸気の流入速度は、好ましくは０．０１〜２ｍ／ｓ、より好ましくは０．０２〜１ｍ／ｓである。高処理量にもかかわらず、これらの速度で依然として良好な清浄化性能を達成可能である。この場合、シリカ粒子のバルク中の製造材料蒸気の平均滞留時間は、２ｍｉｎ未満、特に好ましくは１ｍｉｎ未満、特に好ましくは４５ｓ未満、より好ましくは３０ｓ未満、より好ましくは１５ｓ未満、最も好ましくは５ｓ未満であることは特に好ましい。この短い平均滞留時間の結果として、特にシリカ材料と製造材料蒸気との間の二次反応（例えば、開環反応）は開始されない。かかる短い平均滞留時間は、特に製造材料が蒸気の形態であるので実現可能である。

【0068】

製造材料蒸気は、プロセス工程（ｂ）では１００℃超、好ましくは１２０℃超、特に好ましくは１３０℃超の温度を有するべきである。これにより、製造材料は、本質的に蒸気の形態を維持することが保障される。必要であれば、この目的で製造材料蒸気のこの温度を確保するために、追加の加熱装置を備えることが可能である。

【0069】

好ましくは、多孔性シリカ粒子のバルクの嵩高さは、製造材料蒸気の流動方向と平行に１０ｍｍ〜３００ｍｍである。それにより、特に明記された粒子サイズ分布と組み合わせて、高処理量の十分な清浄化作用を確保することが可能である。

【0070】

本発明によれば、Ｂ）及びＣ）の反応性痕跡不純物（例えば、シラノール、ルイス酸及びルイス塩基）は、プロセス工程（ｂ）の精製工程で低減される。これらの痕跡不純物の低減は、特に、商業製造材料の対応する含有率よりも少ない痕跡不純物含有率への低減である。

【0071】

特に、再現性よく一定した組成を有する製造材料蒸気は、本発明に係る清浄化工程（ｂ）を用いて提供可能である。結果として、液体製造材料のバッチ変動は、得られる合成石英ガラスの品質に影響を及ぼさない。

【0072】

また、なんら特定の理論により拘束されることを望むものではないが、蒸気中の製造材料の粒子密度は、液体抽出（例えば、先行技術のもの）よりも低いことが有利であるように思われる。これによりシリカ材料と製造材料との間で起こり得る相互作用の可能性が低減されるので、望ましくない副反応はそれほど頻繁に起こらない。しかしながら、同時に、相互作用は、製造材料蒸気の効果的な精製を達成するのに十分である。

【0073】

特に、本発明に係るプロセスは、上流の液相固体抽出（ＨＰＬＣプロセス工程）を用いずに行われる。

【0074】

プロセス工程（ｂ）で提供される精製は、「ｉｎ−ｓｉｔｕ」気相固体抽出として設計される。つまり、本発明に係る方法では、例えば、国際公開第９８／４７９４６Ａ号に記載されるように製造液体が精製されるのではなく、製造材料の蒸気が精製される。蒸気相への移行時に熱エネルギーが原料に供給される。結果として、おそらく特に反応性の不純物は蒸発時又は蒸気相中で少なくとも部分的に反応するので、蒸気の化学組成は元の組成（液相の国際公開第９８／４７９４６Ａ号と比較して）と異なり得る。

【0075】

＜プロセス工程（ｃ）−製造材料蒸気の変換＞
プロセス工程（ｃ）では、プロセス工程（ｂ）から得られた精製製造材料蒸気を反応ゾーンに供給し、酸化により及び／又は加水分解により製造材料蒸気をＳｉＯ_２粒子に変換する。

【0076】

このプロセス工程は、特に、既知のスートプロセス又は既知の直接ガラス化法に対応する。可能な実施形態は当業者に公知である。

【0077】

＜プロセス工程（ｄ）−ＳｉＯ_２粒子の堆積＞
プロセス工程（ｄ）では、プロセス工程（ｃ）から得られたＳｉＯ_２粒子を堆積表面上に堆積させる。このプロセス工程の実施形態は専門家の技能及び知識の範囲内にある。

【0078】

＜プロセス工程（ｅ）−任意選択的な乾燥及びガラス化＞
プロセス工程（ｅ）では、必要であれば、プロセス工程（ｄ）から得られたＳｉＯ_２粒子の乾燥及びガラス化を行って合成石英ガラスを形成する。このプロセス工程は、特に事前に行われたプロセス工程がスートプロセスに従って行われた場合に必要である。このプロセス工程の実施形態は専門家の技能及び知識の範囲内にある。

【0079】

全体として、本発明に係る方法は、「直接ガラス化」による合成石英ガラスの製造にも好適である。この方法では、プロセス工程（ｄ）で堆積表面上にＳｉＯ_２粒子を堆積させる時の温度が十分に高いので、ＳｉＯ_２粒子の直接ガラス化が起こる。したがって、「直接ガラス化」の場合、任意選択的なプロセス工程（ｄ）は省略される。さらに、本発明に係る方法は、「スートプロセス」による石英ガラスの製造にも好適である。この場合、プロセス工程（ｃ）でＳｉＯ_２粒子を堆積させる時の温度が十分に低いので多孔性ＳｉＯ_２スート層が得られ、この層の乾燥及びガラス化を個別のプロセス工程（ｄ）で行って合成石英ガラスを与える。

【0080】

本発明に係る方法は、合成石英ガラスの製造に適しており、これは外付け法及び内付け法として行われる。本発明に係る方法が外付け法として行われる場合、ＯＶＤ法（気相外付け）、ＶＡＤ法（気相軸付け）又はＰＥＣＶＤ法（プラズマ増強化学気相堆積）であることが好ましい。本発明に係る方法が内付け法として行われる場合、ＭＣＶＤ法（改良化学気相堆積）が好ましい。

【0081】

＜装置＞
本発明の他の態様では、合成石英ガラスを製造するための装置が提供される。この装置は、次の構成要素：
少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する少なくとも１種の製造材料を蒸発させて製造材料蒸気を形成するための、少なくとも１つの蒸発器ゾーン１と、
少なくとも１つの蒸発器ゾーン１から得られた製造材料蒸気が供給され、且つＢｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルクを含む、少なくとも１つの清浄化装置２と、
少なくとも１つの清浄化装置２から得られた精製製造材料蒸気を通して熱分解により又は加水分解により製造材料をＳｉＯ_２粒子に変換する、少なくとも１つの反応ゾーン３と、
合成石英ガラスを形成するために反応ゾーン３から得られたＳｉＯ_２粒子の堆積ゾーンを有する、少なくとも１つの堆積ゾーン４と
により特徴付けられる。

【0082】

本発明に係る装置は、好ましくは、本発明に係る方法を行うように機能する。それゆえ、三次元の物理的特性を有する上記の選択肢はすべて、本発明に係る装置に好適である。

【0083】

例として図１を参照して本発明に係る装置を以下に説明する。

【0084】

本発明に係る装置は、少なくとも１つの蒸発器ゾーン１を含む。少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する少なくとも１種の製造材料は、この蒸発器ゾーンで蒸発されて製造材料蒸気を形成する。上記の製造材料は、個別又は組合せの実施形態すべてで製造材料として使用可能である。

【0085】

それゆえ、蒸発器ゾーン１は、少なくとも１種の製造材料用の供給ライン５を含む。任意選択的に、蒸発器ゾーンは、不活性ガス用の供給ライン６も含み得る。

【0086】

気相への液体製造材料の移行は蒸発ゾーン１で行われ、製造材料蒸気を形成する。かかる蒸発ゾーンの実施形態は当業者に公知である。

【0087】

製造材料蒸気は、少なくとも１つの蒸発器ゾーン１から得られた製造材料蒸気が供給される少なくとも１つの清浄化装置２で精製される。清浄化装置２は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により比表面積（ＢＥＴ表面積）を決定したときに少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔性シリカ粒子のバルク８を含む。多孔性シリカ粒子は、好ましくは、以上ですでに述べた個別又は組合せの好ましいシリカ粒子構成がすべて可能である。同様に、特に、プロセス工程（ｂ）は、この清浄化装置２ですべての選択肢を用いて行われる。

【0088】

清浄化装置２は、好ましくは、製造材料蒸気速度の測定及び／又は調整を行うための制御デバイスをさらに含む。さらに、清浄化装置の前後で圧力低下を測定可能である。制御デバイスにより得られたデータにより清浄化装置２の状態に関する結論を引き出したり、必要であれば、交換操作又は清浄化操作の必要性を認識したりすることも可能である。

【0089】

清浄化装置２は、少なくとも１つの温度制御ユニットをさらに含み得る。これは、製造材料蒸気が１００℃超、好ましくは１２０℃超の温度で少なくとも１つの清浄化装置２内の気相中に保持されることを保証する。

【0090】

さらに、清浄化装置２は、好ましくは、少なくとも１つの布７を含み得る。少なくとも１つの布７は、蒸発器ゾーン１から送られた製造材料蒸気が多孔性シリカ粒子のバルクとの接触前に少なくとも１つの布を通り抜けるように配置される。この少なくとも１つの布７は、特に、製造材料蒸気に含まれ得る液滴を保持するように機能する。これにより、製造材料蒸気が（初期に）本質的に気相中で多孔性シリカ粒子のバルクに接触することが保障される。つまり、多孔性シリカ粒子のバルクに接触する製造材料蒸気は、好ましくは９７重量％以上、好ましくは９８重量％以上、より好ましくは９９重量％以上、特に好ましくは９９．９重量％以上の気体成分を含有する。

【0091】

好ましくは、製造材料蒸気は、蒸発器ゾーン１から実質的に直線状の通路を通って清浄化装置２内に方向付けられる（すなわち、少なくとも１つの布７を通って多孔性シリカ粒子のバルク８の方向に）。つまり、好ましくは、製造材料蒸気は、３５°、好ましくは２５°、特に好ましくは１０°の最大方向変化を受ける。小さい方向変化、とりわけ重力による方向変化は、完全に回避することができない。蒸気のかかる進行は、特に、コンパクトな装置構成に結びつく。

【0092】

本発明に係る装置の少なくとも１つの反応ゾーン３は、当業者に公知である。少なくとも１つの清浄化装置２から得られた精製製造材料蒸気はその中に送られて、酸化により及び／又は加水分解により製造材料はＳｉＯ_２粒子に変換される。上記の直接ガラス化法又はスート法による実施形態は、ここに提供可能である。

【0093】

反応ゾーン３から得られたＳｉＯ_２粒子用の堆積ゾーンを有する少なくとも１つの堆積ゾーン４それ自体も当業者に公知である。

【0094】

＜使用＞
本発明のさらなる態様では、少なくとも１種の重合性ポリアルキルシロキサン化合物を含有する製造材料蒸気を精製するための多孔性シリカ粒子のバルクの使用が提供される。ただし、多孔性シリカ粒子は、少なくとも２ｍ^２／ｇの比表面積を有し、且つ比表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ及びＴｅｌｌｅｒに準拠した測定により決定される（ＢＥＴ表面）。多孔性シリカ粒子のバルクの場合、上記の個別又は組合せの実施形態すべてを使用可能である。

【0095】

＜石英ガラス＞
本発明のさらなる態様では、本発明に係る方法により取得可能な合成石英ガラスが提供される。こうして得られる石英ガラスは、製造材料蒸気の効率的精製から生じる均一性及び再現性を有する。

【0096】

さらに、スートプロセスから得られる合成石英ガラスは、スート堆積後、軸方向のより均一な密度分布を有する。

【実施例】

【0097】

実施例１〜８に基づく種々のシリカパッケージを用いて図１に記載の蒸発器を操作した。シリカパッケージは、それぞれ、振とう後に５０ｍｍの嵩高さを有していた。同一条件下で原料を１００℃にプレ加熱し、次いで、キャリヤーガスとして１５０℃にプレ加熱された窒素と一緒に、１８０℃に加熱された蒸発チャンバー内に噴霧した。

【0098】

続いて、パイプの蒸気導出側及び投入系からバーナーの出口までの系の平均圧力上昇をｍｂａｒ／ｋｇ蒸発製造材料単位で確認した。系の圧力上昇は、蒸気導出パイプ、スロットル及び投入装置にポリマー残留物が堆積する尺度である。蒸発製造材料当たりの系の圧力上昇が小さいほど、保守労力及びプロセス時間損失が小さい。同時に、これはプロセス再現性の向上並びに製品均一性（スート体又は石英ガラスの軸方向均一性）の向上に効果がある。

【0099】

【表1】

【0100】

プロセス安定性／保守労力の説明：
− ＋＋＋： ＞１２週間以内に蒸発器の保守が必要
− ＋＋： ８〜１２週間以内に蒸発器の保守が必要
− ＋： ３〜８週間以内に蒸発器の保守が必要
− −： １．５〜３週間以内に蒸発器の保守が必要
− − −： ＜１週間以内に蒸発器の保守が必要

【符号の説明】

【0101】

１ 蒸発器ゾーン
２ 清浄化装置
３ 反応ゾーン
４ 堆積ゾーン
５ 少なくとも１種の製造材料用の供給ライン
６ 不活性ガスの任意選択的供給
７ 任意選択的布
８ 多孔性シリカ粒子のバルク
９ パッケージを固定し保持する布

【図1】