JP2007204335A - 電気絶縁性を改良した球状化ガラス粉末の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止材用の充填材として、流動性が高く、高充填可能で、電気絶縁性の高い封止材が得られる、球状化無機物粉末の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成する粉砕工程と、酸と接触させる酸処理工程と、その後酸処理した粉砕物を浮遊状態で加熱して球状化して球状化物を形成する球状化工程、を包含する、球状化ガラス粉末の製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成する粉砕工程と、酸と接触させる酸処理工程と、その後酸処理した粉砕物を浮遊状態で加熱して球状化して球状化物を形成する球状化工程、を包含する、球状化ガラス粉末の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、電気絶縁性を改良した球状化ガラス粉末の製造方法に関する。
従来、プリント配線板や封止材など複合材料の充填材として、酸化ケイ素含有物などの無機物粉末が、寸法安定性及び耐熱性の向上などの目的で使用されている。無機物粉末としては、組成が均一で、且つ容易に粒度の大きな粉末を少なくすることができることから、ガラス繊維の粉砕物が使用されることが多い。しかし、ガラス繊維の粉砕物は、形状が円柱状になりやすく、しかも、直径に比べて長さが長いものが多く存在してしまうため、充填材として充填量を上げると、樹脂の溶融温度で高粘度になる傾向にあり、樹脂の流動性が著しく低下してしまい、高含有量の充填材としては限界があった。また、樹脂中で流動性も決して十分ではなかった。
そこで、樹脂の流動性などを改良すべく、球状化ガラス粉末を製造する方法として、例えば、特許文献1には、最終ガラス組成中のSiO2含有量が40〜70重量%となるなどごく特定の組成を有する最終ガラスが得られるように、ガラス用原料の様々な混合物を含む溶液またはゾルを原料として用い、同溶液またはゾルを火炎雰囲気中に微細液滴として噴霧した後、急冷することを特徴とする方法が記載されている。この方法によれば、得られたガラス球体は、ガラス薄膜基板などの製造等、特定の用途に利用される。
一方、特許文献2には、溶融時間が短くホローファイバーがほとんどない高強度ガラス繊維が得られ、特定量のSiO2、Al2O3及びMgOからなりアルカリ金属酸化物をほとんど含有しない高強度ガラス繊維用組成物が記載されている。
また、ガラス繊維を酸で処理する技術として、特許文献3には、Eガラス繊維を酸の水溶液で処理して高シリカ質の表面層を形成させることにより、Eガラス繊維の特徴を損なうことなしに耐熱性を向上させる方法が記載されている。
更に、ガラス繊維を酸で処理する技術として、特許文献4には、ガラスクロスを酢酸水溶液に浸漬することにより、酸性溶液中に溶出するアルカリ土類金属及びアルカリ金属の量がガラスクロスの重量に対して20ppm以下となるEガラス組成のガラスクロスが記載されている。
また、二酸化ケイ素粉末を酸で処理する技術として、特許文献5には、金属ケイ素粉末を酸素含有気流中で燃焼させて平均粒径0.01〜10μmの二酸化ケイ素粉末を形成させ、形成させた二酸化ケイ素粉末を、硝酸水溶液などの低濃度の鉱酸水溶液などで洗浄して表面に付着しているウランなどの放射性元素化合物を除去する方法が記載されている。
また、金属ケイ素粉末を酸で処理する技術として、特許文献6には、金属ケイ素粉末を鉱酸水溶液で洗浄してウラン及びトリウムなどの放射性元素の含有量を1ppb以下にした後、該金属ケイ素粉末を酸素含有気流中で燃焼させて平均粒径0.01〜10ミクロンの高純度の二酸化ケイ素粉末を製造する方法が記載されている。
特開平8−91874号公報
特開平11−21147号公報
特開平7−172876号公報
特開2001−73253号公報
特公平7−61855号公報
特公平7−61856号公報
また、一般に無アルカリガラスと称されるガラス組成のガラス粉末は、プリント配線板用積層板の充填材としては大きな問題は少ないものの、アルカリ金属が微量含まれているので、アルカリ金属が含まれていないシリカ粉末に比べて、樹脂と混合して形成した封止材の電気絶縁性に劣り、封止材用充填材としては改良が望まれる。
更に、無アルカリガラスは二酸化ケイ素に比べ溶融温度が低いので、上記のガラス粉末を球状化した球状化ガラス粉末は、断面が真円状になり、且つガラス粉末がガラス繊維の粉砕物であれば、粒径の制御がしやすいので、球状化ガラス粉末は樹脂中での分散性が良く、且つ球状化ガラス粉末を配合した樹脂は流動性が良く、高充填量成形体を得ることが可能になることが期待できる。
一方、プリント配線板や封止材など複合材料を製造する際には、得られる製品の特性向上のため、充填材としての無機物粉末を有機シラン化合物でシラン処理することが多い。
そのようなシラン処理のための有機シラン化合物の使用方法として、たとえば、(1)充填材原料のガラス繊維を、有機シラン化合物含有水溶液に浸漬した後に、ガラス繊維を取り出して粉砕する方法、(2)充填材原料のガラス繊維を粉砕して粉末状にした後に、有機シラン化合物含有水溶液に浸漬する方法、あるいは、(3)充填材原料のガラス繊維を粉砕して粉末状にした後に、有機シラン化合物及び原料樹脂を加えて混練する方法、などが、考えられる。
しかし、前記(1)の方法では、粉砕された面は有機シラン化合物で処理されないため、粉砕後のガラス繊維の全表面が有機シラン化合物で処理されるわけではなく、不十分な処理となってしまうという欠点がある。また、前記(2)の方法では、浸漬後の乾燥時にガラス粉末が凝集し、複粒化してしまう傾向にある。また、前記(3)の方法では、有機シラン化合物によるカップリング反応が不十分となり、化学的な結合の形成が不十分となって、添加効率が悪くなる傾向にある。
本発明は、上記のような従来技術の課題・欠点を解決し、無アルカリガラス粉末を球状化した球状化ガラス粉末の高充填量が可能であるという特性を維持しつつ、樹脂と混合して形成した封止材の電気絶縁性を改良し、封止材用充填材により適した球状化ガラス粉末の製造方法を提供するものである。
本発明は前記の課題を解決したものであり、第1の発明は、
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有ガラス質物質を酸と接触させて酸で表面処理した酸化ケイ素含有無機物を形成し;
(b)前記表面処理した酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成し;そして
(c)前記粉砕物を浮遊状態で加熱して前記粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法である。
また、第2の発明は、
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有無機物を粉砕して粉砕物を形成し;
(b)前記粉砕物を酸と接触させて、酸で表面処理した粉砕物を形成し;そして
(c)前記表面処理した粉砕物を浮遊状態で加熱して前記表面処理した粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法である。
上記第1の発明及び第2の発明における酸化ケイ素含有ガラス質物質は、ガラス繊維であることが好ましい。
さらに、上記第1の発明及び第2の発明において、それぞれの(c)工程の後に、(d)工程として、前記球状化物の浮遊状態を維持したまま、前記球状化物に有機シラン化合物水系液を噴射して冷却し、シラン処理する、ことが好ましい。
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有ガラス質物質を酸と接触させて酸で表面処理した酸化ケイ素含有無機物を形成し;
(b)前記表面処理した酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成し;そして
(c)前記粉砕物を浮遊状態で加熱して前記粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法である。
また、第2の発明は、
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有無機物を粉砕して粉砕物を形成し;
(b)前記粉砕物を酸と接触させて、酸で表面処理した粉砕物を形成し;そして
(c)前記表面処理した粉砕物を浮遊状態で加熱して前記表面処理した粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法である。
上記第1の発明及び第2の発明における酸化ケイ素含有ガラス質物質は、ガラス繊維であることが好ましい。
さらに、上記第1の発明及び第2の発明において、それぞれの(c)工程の後に、(d)工程として、前記球状化物の浮遊状態を維持したまま、前記球状化物に有機シラン化合物水系液を噴射して冷却し、シラン処理する、ことが好ましい。
本発明の製造方法における原料である酸化ケイ素含有ガラス質物質は、溶融温度が比較的低いので、本発明の製造方法により得られる球状化ガラス粉末は、ほぼ断面が真円状になるので、樹脂の充填材として良好な流動性を有し、高含有量の充填が可能となる。更に、原料である酸化ケイ素含有ガラス質物質は、アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下であり、且つ球状化に先立ち、酸と接触させることにより、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの金属イオンが溶け出しているので、本発明の製法により得られる球状化ガラス粉末は、樹脂と混合して形成した封止材の電気絶縁性を際立って改良することが可能となる。
本発明の製造方法において、原料として酸化ケイ素含有無機物を一旦溶融して得たガラス質物質を使用して球状化するので、球状化ガラス粉末の揮発成分が少ないという利点がある。
本発明の製造方法において、原料として酸化ケイ素含有無機物を一旦溶融して得たガラス質物質を使用して球状化するので、球状化ガラス粉末の揮発成分が少ないという利点がある。
また、本発明の製造方法において、原料としてガラス繊維を使用すれば、粉砕により繊維の断面方向に粉砕される傾向にあるため、繊維の直径方向のサイズはほぼ一定なので、粒径の大きな球状化ガラス粉末の割合を少なくすることができる。
さらに、本発明の製造方法において、加熱により形成された球状化物の浮遊状態を維持したまま球状化物に有機シラン化合物含有水を噴射して冷却することにより、冷却と同時に球状化物の凝集・複粒化を抑制しながらシラン処理することができる。しかも、高温状態で有機シラン化合物含有水を噴射することにより、冷却した球状化物を捕集する段階では、すでに乾燥しているので、乾燥工程を別途設ける必要がない。
本発明の製造方法において原料として使用される酸化ケイ素含有ガラス質物質は、一般に無アルカリガラスあるいはEガラスと称される、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属の酸化物の含有量が0.8重量%以下である組成のガラスであるのがより好ましく、更に、一般にSガラスと称される、アルカリ金属酸化物の含有量がEガラスよりも更に少なく0.1重量%以下である組成のガラスであるのがより更に好ましい。そのような組成のガラスの中でも酸化ケイ素を50〜70重量%含有するものが更に好ましい。酸化ケイ素が上記範囲外の場合は、ガラス質物質(特にガラス繊維)を得ることが困難であったり、ガラス質物質の粉砕物を球状化することが困難になることがある。
本発明で使用されるEガラス及びSガラスの代表的なものの構成成分及び特性は、以下のとおりである。
規格値及び実測値の数値の単位は、重量%。
実測値は、B2O3は湿式分析法で測定し、B2O3以外は、蛍光X線分析法で測定した。
規格値及び実測値の数値の単位は、重量%。
実測値は、B2O3は湿式分析法で測定し、B2O3以外は、蛍光X線分析法で測定した。
前記ガラス質物質の形状としては、粉砕のしやすさから、その繊維径は、例えば、約3〜30μmであるガラス繊維であるのが好ましい。
さらに、本発明の製造方法において、原料として使用される酸化ケイ素含有ガラス質物質は、被覆剤で被覆されていないのが好ましい。被覆剤は、例えば、有機物の表面被覆剤、保護剤、サイズ剤などが挙げられる。被覆剤で被覆されていないものを使用することにより、所定の粉砕物を得るのに、より短時間の粉砕時間ですむ傾向にある。例えば、一例として、被覆剤で被覆されている酸化ケイ素含有ガラス質物質を用いた場合に5時間の粉砕時間を要する場合、ほぼ同様の大きさの所定の粉砕物を得るのに、被覆剤で被覆されていないものを用いると約1時間の粉砕で十分である。被覆剤で被覆された酸化ケイ素含有ガラス質物質を原料として用いる場合は、焼成するなどして被覆剤を除去してから粉砕するのが好ましい。
さらに、本発明の製造方法において、原料として使用される酸化ケイ素含有ガラス質物質は、被覆剤で被覆されていないのが好ましい。被覆剤は、例えば、有機物の表面被覆剤、保護剤、サイズ剤などが挙げられる。被覆剤で被覆されていないものを使用することにより、所定の粉砕物を得るのに、より短時間の粉砕時間ですむ傾向にある。例えば、一例として、被覆剤で被覆されている酸化ケイ素含有ガラス質物質を用いた場合に5時間の粉砕時間を要する場合、ほぼ同様の大きさの所定の粉砕物を得るのに、被覆剤で被覆されていないものを用いると約1時間の粉砕で十分である。被覆剤で被覆された酸化ケイ素含有ガラス質物質を原料として用いる場合は、焼成するなどして被覆剤を除去してから粉砕するのが好ましい。
本発明において酸化ケイ素含有ガラス質物質の粉砕は、ボールミルなどの公知の粉砕技術で実施すればよい。粉砕後の粉砕物の平均粒径は例えば20μm程度であるが、そのような粒径に限定されない。粉砕により、粒径1μm以下の細かい粒径が形成されることもある。
本発明の製造方法において、酸との接触は浸漬により行うのが好ましく、使用する酸は、酢酸などの有機酸や、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸などが挙げられ、その種類は特に限定されない。その中でも、強酸が好ましい。また、塩酸を使用するとClが、硫酸を使用するとSが、球状化物に残留する可能性があり、これらの元素は、封止材用としては不適切な元素であるので、封止材用として不適切な元素が残留物として残留しない硝酸を用いるのが更に好ましい。このような酸との接触により、酸化ケイ素含有物表面上のアルカリ金属成分が溶出し、また場合によりアルカリ土類金属成分も溶出する。浸漬液の酸濃度、浸漬温度、浸漬時間は適宜選定すればよいが、硝酸の場合、濃度は0.3〜2.0Nであることが好ましい。また、酸に浸漬した後、脱水、水洗を行い、溶出した金属イオン成分を系外に除去することが好ましい。
なお、以後、本発明における酸化ケイ素含有ガラス質物質あるいはその粉砕物と酸との接触を、単に「酸処理」とも呼ぶこととする。
本発明の上記第1の発明においては、酸化ケイ素含有無機物を酸処理した後に粉砕しており、酸処理で酸化ケイ素含有無機物が脆化するので、その後粉砕しやすくなり粉砕効率が向上するというメリットがある。
本発明の上記第2の発明においては、酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕した後に酸処理しており、粉砕により酸化ケイ素含有無機物の比表面積が増加しているので、酸処理の効率が一層向上し、表面全体が処理できるというメリットがある。
なお、本発明において、酸化ケイ素含有ガラス質物質がガラス繊維であれば、粉砕・酸処理の効率を一層向上させることができる。
なお、本発明において、酸化ケイ素含有ガラス質物質がガラス繊維であれば、粉砕・酸処理の効率を一層向上させることができる。
本発明における粉砕工程によって得られた粉砕物は、図1に示す装置によって、その後の球状化工程及び必要に応じて工程(d)の浮遊状態の球状化ガラス粉末に、有機シラン化合物水系液を噴射する工程(以後、単に「シラン処理」あるいは「シラン処理工程」と呼ぶことがある)を施すことができる。以下図1に基づき説明する。なお、図1では、酸処理工程は図示されていない。
粉砕工程によって酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して得た粉砕物1を、球状化工程において粉砕物を浮遊状態にする。浮遊状態にするには、例えば、貯蔵タンク2内に貯蔵された粉砕物1を、テーブルフィーダーやスクリューフィーダーや超音波噴霧装置などの粉体供給装置3などにより、キャリアガス6を用いて、炉8の上部から炉中の溶融帯9中に投入することにより、粉砕物を浮遊状態にすることができる。
キャリアガス6としては窒素又は空気又は酸素を使用できるが、作業効率から後述する燃料用ガス4と同じものを使用するのが好ましく、爆発の危険がある場合などは窒素を使用することが好ましい。
キャリアガス6としては窒素又は空気又は酸素を使用できるが、作業効率から後述する燃料用ガス4と同じものを使用するのが好ましく、爆発の危険がある場合などは窒素を使用することが好ましい。
球状化工程において粉砕物を加熱する手段は、例えば、燃焼用ガス4及びガス燃料5を用い、バーナー7からの火炎により、浮遊状態の粉砕物1を加熱する。燃焼用ガス4としては空気または酸素を使用し、ガス燃料5としては、LPGガス(プロパンガス)が好ましい。
炉中の溶融帯9において、燃焼用ガスとして空気を用いて空気バーナー(エアバーナー)で約1500℃〜2000℃程度の温度で加熱することができる。また、燃焼用ガスとして酸素を用いる場合には、酸素バーナーで約2400℃〜3000℃の温度で加熱することができる。なお、酸素バーナーを使用する場合などで必要であれば、水冷式の冷却帯(図示せず)を炉8の下方部分の周辺に設置し、炉の下部に冷却帯を設けて、その後のシラン処理工程の前に、予備冷却を実施することもできる。
この加熱により、粉砕物を球状化する。
炉中の溶融帯9において、燃焼用ガスとして空気を用いて空気バーナー(エアバーナー)で約1500℃〜2000℃程度の温度で加熱することができる。また、燃焼用ガスとして酸素を用いる場合には、酸素バーナーで約2400℃〜3000℃の温度で加熱することができる。なお、酸素バーナーを使用する場合などで必要であれば、水冷式の冷却帯(図示せず)を炉8の下方部分の周辺に設置し、炉の下部に冷却帯を設けて、その後のシラン処理工程の前に、予備冷却を実施することもできる。
この加熱により、粉砕物を球状化する。
工程(d)のシラン処理工程は、本発明においては必須ではないが、球状化工程に引き続きシラン処理工程を噴霧冷却として実施することができる。そのような有機シラン化合物を含有する水と接触させるための手段は、例えば、炉の溶融帯9で加熱し球状化した球状化物が炉の下部に落下する際に、炉の下部に設置した噴射口(冷却スプレー10)から、有機シラン化合物を含有する水をスプレー状に噴射する。この噴射により、球状化物を冷却し、その後の球状化物の捕集の際に、例えば150℃程度まで冷却させ、且つ水分を乾燥させることもできる。
工程(d)において、好ましくは、前記有機シラン化合物を含有する水は有機シラン化合物を0.01〜3.0重量%含有する。含有させる手段は特に限定されないが、例えば、有機シラン化合物を水に溶解させ、溶解した有機シラン化合物を有する水を噴射することができる。含有させることのできる有機シラン化合物の種類は特に限定されないが、例えば、加水分解性基と疎水基(有機基)を有するシラン化合物であり、周知のガラス繊維用のシランカップリング剤を挙げることができる。
そのようなシランカップリング剤として、以下の式で表わされるシラン化合物を挙げることができる。
R4−n−Si−(OR’)n
(式中、Rは有機基を表わし、R’はメチル基、エチル基またはプロピル基を表わし、nは1〜3から選択される整数を表わす。)
ここで、R’は同一でも異なっていてもよく、nは3であることが好ましい。
R4−n−Si−(OR’)n
(式中、Rは有機基を表わし、R’はメチル基、エチル基またはプロピル基を表わし、nは1〜3から選択される整数を表わす。)
ここで、R’は同一でも異なっていてもよく、nは3であることが好ましい。
かかるシラン化合物としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン等の不飽和二重結合を有するシランカップリング剤;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシ基を有するシランカップリング剤;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基を有するシランカップリング剤;γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤が挙げられる。
本発明により得られた球状化ガラス粉末は、その後の工程で捕集することができる。そのように捕集する手段は、例えば、シラン処理工程で噴射により冷却した球状化物を、粉体回収装置により捕集することができる。粉体回収装置により捕集する場合、冷却した球状化物を、サイクロン、バグフィルター、あるいは湿式捕集器などの粉体回収装置に導入して、必要に応じて吸引ファンやブロワーなどの手段を用いて気体を屋外排気することにより、粉体を回収することができる。粉体回収装置としては、サイクロンとバグフィルターを併用するのが好ましい。
以下に実施例をあげて説明する。
(実施例1)
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、前記表1の実測値の組成を有し、平均長さが25mmの融点850℃のEガラス繊維チョップドストランドを使用した。
粉砕は、平均粒径25μmになるまでボールミルで粉砕し、ガラス繊維の粉砕物を得た。球状化は、粉砕物を、図1に示す装置を用い、空気をキャリアガスとして炉に15kg/時間にて投入し、空気バーナーで加熱処理することにより、実施した。
酸処理は、試料20gに対して500ccの割合の1.0N硝酸水溶液で、試料を硝酸水溶液に浸漬し、70℃で1時間放置し、その後、水洗、脱水を行ない、実施した。
なお、酸処理は、(1)粉砕の前、あるいは、(2)粉砕後で球状化前に実施し、さらに参考として、(3)球状化後に実施した。
電気伝導度については、粉砕、酸処理、及び球状化のすべての工程を実施した後の試料10gを、純水100ccに撹拌しながら1時間浸漬し、浸漬液の電気伝導度を測定した。浸漬液中への溶け出し分がアルカリ金属分と考え、電気伝導度が高いほど、アルカリ金属分の溶け出し量が高く、球状化物中に含まれるアルカリ金属分の量が多いと考える。得られた結果を表2に示す。
(実施例1)
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、前記表1の実測値の組成を有し、平均長さが25mmの融点850℃のEガラス繊維チョップドストランドを使用した。
粉砕は、平均粒径25μmになるまでボールミルで粉砕し、ガラス繊維の粉砕物を得た。球状化は、粉砕物を、図1に示す装置を用い、空気をキャリアガスとして炉に15kg/時間にて投入し、空気バーナーで加熱処理することにより、実施した。
酸処理は、試料20gに対して500ccの割合の1.0N硝酸水溶液で、試料を硝酸水溶液に浸漬し、70℃で1時間放置し、その後、水洗、脱水を行ない、実施した。
なお、酸処理は、(1)粉砕の前、あるいは、(2)粉砕後で球状化前に実施し、さらに参考として、(3)球状化後に実施した。
電気伝導度については、粉砕、酸処理、及び球状化のすべての工程を実施した後の試料10gを、純水100ccに撹拌しながら1時間浸漬し、浸漬液の電気伝導度を測定した。浸漬液中への溶け出し分がアルカリ金属分と考え、電気伝導度が高いほど、アルカリ金属分の溶け出し量が高く、球状化物中に含まれるアルカリ金属分の量が多いと考える。得られた結果を表2に示す。
(実施例2)
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、Eガラス繊維チョップドストランドの代わりに前記表1の実測値の組成を有するSガラス繊維チョップドストランドを用い、1.0N硝酸水溶液の代わりに0.5N硝酸水溶液を用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、Eガラス繊維チョップドストランドの代わりに前記表1の実測値の組成を有するSガラス繊維チョップドストランドを用い、1.0N硝酸水溶液の代わりに0.5N硝酸水溶液を用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
(実施例3)
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、Eガラス繊維チョップドストランドの代わりに前記表1の実測値の組成を有するSガラス繊維チョップドストランドを用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
酸化ケイ素含有ガラス質物質として、Eガラス繊維チョップドストランドの代わりに前記表1の実測値の組成を有するSガラス繊維チョップドストランドを用いた以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
(比較例1)
酸処理を実施しなかった以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
酸処理を実施しなかった以外は、実施例1と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
(比較例2)
酸処理を実施しなかった以外は、実施例2と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
酸処理を実施しなかった以外は、実施例2と同様の手順を実施した。得られた結果を表2に示す。
(電気伝導度の評価)
Eガラス及びSガラスのいずれを使用しても、酸処理(実施例1〜3)により電気伝導度が有利に大幅に低下した。この結果から、酸処理により、球状化ガラス粉末中に含まれるアルカリ金属分の量が有利に大幅に低下したと考えられる。
Eガラス及びSガラスのいずれを使用しても、酸処理(実施例1〜3)により電気伝導度が有利に大幅に低下した。この結果から、酸処理により、球状化ガラス粉末中に含まれるアルカリ金属分の量が有利に大幅に低下したと考えられる。
(樹脂流動性の評価)
実施例1〜3及び比較例1〜2で、樹脂流動性の有意な相違は見られなかった。これは、得られたいずれのガラス粉末も球状であるため、粉末の形状の相違に大きく起因する樹脂流動性への影響が少なかったためと考えられる。
実施例1〜3及び比較例1〜2で、樹脂流動性の有意な相違は見られなかった。これは、得られたいずれのガラス粉末も球状であるため、粉末の形状の相違に大きく起因する樹脂流動性への影響が少なかったためと考えられる。
(粉砕の容易さの評価)
実施例2又は3で使用したSガラス繊維チョップドストランドを原料として使用し、そのまま粉砕したもの(「酸処理なし」)を得た。また、同じ原料を使用して、実施例1に記載するような酸処理を行ってから粉砕したもの(「酸処理品」)を得た。粉砕は、ガラス繊維チョップドストランドを100kgとボールミル用のボールを100kgとを、100Lのボールミルに投入し、3時間の粉砕時間で実施した。粉砕により得られた粉砕物の平均粒径は、「酸処理なし」が9.6μmであったのに対し、「酸処理品」が5.4μmであった。この結果は、粉砕の前に酸処理することにより(「酸処理品」の方が)、粉砕が容易になったことを示す。ただ、表2における(1)(「酸処理品」に相当)と(2)(「酸処理なし」に相当)の比較から、「酸処理品」の方が、電気伝導度は若干高くなっている。
(成形体の作製)
実施例1の、上記(1)(2)において、球状化の後、浮遊状態のままの球状化ガラス粉末にシラン化合物水系液(アミノプロピルトリエトキシシラン0.5重量%の水溶液)を噴射し冷却しシラン処理した球状化ガラス粉末を得た。得られたシラン処理した球状化ガラス粉末を充填材として80重量%含むエポキシ樹脂成形体を作製したところ成形不良の問題を起こすことなく成形体を得ることができた。なお、実施例1における酸処理品の粉砕物を75重量%含むエポキシ樹脂は溶融温度において流動性が悪く、成形体を得ることができなかった。
実施例2又は3で使用したSガラス繊維チョップドストランドを原料として使用し、そのまま粉砕したもの(「酸処理なし」)を得た。また、同じ原料を使用して、実施例1に記載するような酸処理を行ってから粉砕したもの(「酸処理品」)を得た。粉砕は、ガラス繊維チョップドストランドを100kgとボールミル用のボールを100kgとを、100Lのボールミルに投入し、3時間の粉砕時間で実施した。粉砕により得られた粉砕物の平均粒径は、「酸処理なし」が9.6μmであったのに対し、「酸処理品」が5.4μmであった。この結果は、粉砕の前に酸処理することにより(「酸処理品」の方が)、粉砕が容易になったことを示す。ただ、表2における(1)(「酸処理品」に相当)と(2)(「酸処理なし」に相当)の比較から、「酸処理品」の方が、電気伝導度は若干高くなっている。
(成形体の作製)
実施例1の、上記(1)(2)において、球状化の後、浮遊状態のままの球状化ガラス粉末にシラン化合物水系液(アミノプロピルトリエトキシシラン0.5重量%の水溶液)を噴射し冷却しシラン処理した球状化ガラス粉末を得た。得られたシラン処理した球状化ガラス粉末を充填材として80重量%含むエポキシ樹脂成形体を作製したところ成形不良の問題を起こすことなく成形体を得ることができた。なお、実施例1における酸処理品の粉砕物を75重量%含むエポキシ樹脂は溶融温度において流動性が悪く、成形体を得ることができなかった。
(まとめ)
球状化工程に先立って行う粉砕工程、酸処理工程の各工程の順序は、製品の要求特性を考慮し、適宜選定すれば良い。
球状化工程に先立って行う粉砕工程、酸処理工程の各工程の順序は、製品の要求特性を考慮し、適宜選定すれば良い。
本発明の製造方法により得られる球状化無機物粉末は、封止材用充填材として利用できる。
1 粉砕物
2 貯蔵タンク
3 粉体供給装置
4 燃焼用ガス
5 ガス燃料
6 キャリアガス
7 バーナー
8 炉
9 溶融帯
10 冷却スプレー
11 バグフィルター
12 吸引ファン
13 配管
2 貯蔵タンク
3 粉体供給装置
4 燃焼用ガス
5 ガス燃料
6 キャリアガス
7 バーナー
8 炉
9 溶融帯
10 冷却スプレー
11 バグフィルター
12 吸引ファン
13 配管
Claims (6)
- 球状化ガラス粉末の製造方法であって:
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有ガラス質物質を、酸と接触させて酸で表面処理した酸化ケイ素含有ガラス質物質を形成し;
(b)前記表面処理した酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成し;そして
(c)前記粉砕物を浮遊状態で加熱して前記粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法。 - 前記酸化ケイ素含有ガラス質物質がガラス繊維である、請求項1に記載の球状化ガラス粉末の製造方法。
- 工程(c)の後に、
(d)前記球状化ガラス粉末の浮遊状態を維持したまま、前記球状化ガラス粉末に有機シラン化合物水系液を噴射して冷却する;工程を更に包含する、請求項1又は請求項2に記載の球状化ガラス粉末の製造方法。 - 球状化ガラス粉末の製造方法であって:
(a)アルカリ金属酸化物の含有量が1.0重量%以下の酸化ケイ素含有ガラス質物質を粉砕して粉砕物を形成し;
(b)前記粉砕物を酸と接触させて、酸で表面処理した粉砕物を形成し;そして
(c)前記表面処理した粉砕物を浮遊状態で加熱して前記表面処理した粉砕物を球状化して球状化物を形成する;
ことを包含する、球状化ガラス粉末の製造方法。 - 前記酸化ケイ素含有ガラス質物質がガラス繊維である、請求項4に記載の球状化ガラス粉末の製造方法。
- 工程(c)の後に、
(d)前記球状化ガラス粉末の浮遊状態を維持したまま、前記球状化ガラス粉末に有機シラン化合物水系液を噴射して冷却する;工程を更に包含する、請求項4又は請求項5に記載の球状化ガラス粉末の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006027241A JP2007204335A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | 電気絶縁性を改良した球状化ガラス粉末の製造方法 |
CN2006800297045A CN101296874B (zh) | 2005-08-17 | 2006-08-09 | 生产球形无机颗粒的方法 |
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- 2006-02-03 JP JP2006027241A patent/JP2007204335A/ja active Pending
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