石英ガラス加工における加工設備によるガラスの汚染の低減

• Project/Area Number: 17H00298
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 化学
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 加藤 拓也 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術職員
• Project Period (FY): 2017
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000); Fiscal Year 2017: ¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000)
• Keywords: 石英ガラス加工 / コンタミ軽減 / ガラス加工治具

Outline of Annual Research Achievements

研究目的
石英ガラス製品の製作にあたり、加工に使用するガスバーナーを加工物と同じ石英ガラスで製作し、道具や治具なども同様に石英ガラスや加工物に悪影響を及ぼさない材料で製作する。さらにガス配管中に新たにガスフィルターを組み込むことで、従来の製作方法で課題であった石英ガラスへの不純物の付着を低減させ、不純物除去のために行うフッ化水素酸による危険度の高い洗浄作業の頻度を減らし、安全で汚染が少ない製品の製作を可能にすることを目的とする。
研究方法
石英ガラスでガスバーナーを製作し石英板の溶着加工を行い、従来使用している金属製バーナーとの比較を行った。さらにバーナーに繋がるガス配管の末端にステンレス製ガスフィルターを組込み、配管からのダスト侵入を防いだ。溶融した石英ガラスの整形には従来グラファイト使用していたが、昇華によって石英ガラスを汚染するため、代替品としてガラス状カーボンを使用した。
研究成果
金属製バーナーと石英ガラス製バーナーの両方で石英ガラス板の溶着加工を行い、加工後のガラス表面を比較した結果、どちらも目視できる不純物が付着したが、石英ガラス製バーナーの方が少なかった。また、配管末端にガスフィルターを組込み同様の加工を行ったところ、付着は完全に防げないものの、さらに低減させた。石英ガラス管を溶融し口径を拡げるテストでは、グラファイトとガラス状カーボンを比較した。グラファイトは燃焼によって劣化し、さらに昇華して石英ガラス管に付着したが、ガラス状カーボンはほとんど劣化、昇華が無く、付着は見られなかったので石英ガラス加工における道具や治具の素材として活用が期待できる。