JP3488423B2 - 一酸化けい素蒸着材料及びその製造方法 - Google Patents

一酸化けい素蒸着材料及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、食品や医療品・
医薬品等の包装用材料として最適なガスバリア性のけい
素酸化物蒸着膜を製造するために使用する一酸化けい素
蒸着材料及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、食品においては油脂やたんぱ
く質の劣化を防ぐため、包装材料を透過する酸素や水蒸
気、芳香性ガス等に起因する酸化による品質の劣化を抑
制することが求められている。又、医療品・医薬品にお
いては、更に高い基準での内容物の変質・劣化の抑制が
求められている。
【0003】従って、食品や医療品・医薬品等の包装用
材料には、内容物の品質を劣化させる酸素や水蒸気、芳
香性ガス等の透過に対するガスバリア性の高い材料が要
求される。このように高いガスバリア性を有する包装材
料として、けい素酸化物を高分子フィルム上に蒸着した
蒸着フィルムがある。その中で酸素や水蒸気、芳香性ガ
ス等に対し優れたガスバリア性を有する一酸化けい素蒸
着膜が注目されている。
【0004】更に、包装容器のリサイクル化が進められ
ていく中で、これまでガスバリア性の高い包装用材料と
して使用されてきたアルミニウム箔やアルミニウム蒸着
膜を有する包装材料は、高分子フィルムや紙等の非金属
材質のものと分別回収する必要が生じてきた。そのた
め、高分子フィルムや紙等との分別を必要としない一酸
化けい素蒸着膜を有する包装材料が注目されるようにな
った。
【0005】このような高分子フィルムや紙等との分別
が必要ない一酸化けい素蒸着膜を有する包装材料は、酸
素や水蒸気、芳香性ガス等に対し優れたガスバリア性を
有する一酸化けい素蒸着材料を、抵抗加熱蒸着法あるい
は電子ビーム加熱蒸着法により昇華させ、昇華したガス
を高分子フィルムに蒸着させて製造している。
【0006】上記包装材料の蒸着材料として用いられる
一酸化けい素の製造方法としては、例えば特公昭40−
22050号や特開平9−110412号公報に開示さ
れたものがある。前者の発明の詳細な説明の中で冒頭に
記載されているように、一酸化けい素を得る方法として
は、従来から多くのものが知られている。また、後者に
は、一酸化けい素を得るための蒸着装置が開示されてい
る。
【0007】しかし、従来の方法で析出基体に蒸着して
作られた一酸化けい素蒸着材料は、断面において一部に
針状組織が生じ、肉厚方向で均一な組織を得ることが困
難であり、高い嵩密度と硬度のものは得られなかった。
又、析出基体への付着が十分でなく剥離しやすい欠点も
ある。このような不均質な蒸着材料を使ってけい素酸化
物蒸着膜を形成しても、優れたガスバリア性の蒸着膜は
得られない。
【0008】ガスバリア性の包装材料を作るための蒸着
材料であって、スプラッシュ現象を抑制するものとし
て、従来、特開平9−143689号公報に記載された
多孔質蒸着材料がある。これは密封気孔率が10%以
下、嵩密度が真密度の30〜70%の構成からなる。こ
のものは、金属または無機化合物の粉末を含有するスラ
リーを湿式成形し、その成形の際にゲル化させ、得られ
た成形物を乾燥し焼成した焼結体からなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、真空蒸
着法で作られた一酸化けい素蒸着材料を使って一酸化け
い素蒸着膜を有する包装材料を作るとき、昇華していな
い高温の微細一酸化けい素粒子が飛散するスプラッシュ
現象が発生すると、均一な一酸化けい素膜にピンホール
等の欠陥を生じ、蒸着膜のガスバリア性が劣化する。
【0010】この出願の発明は、上記従来の真空蒸着法
により製造されるけい素酸化物蒸着材料に見られる欠点
を排除することを目的とし、高嵩密度・高硬度の一酸化
けい素蒸着材料で、ガスバリア性けい素酸化物蒸着膜形
成時に発生するスプラッシュ現象を抑制し得る一酸化け
い素蒸着材料及びその製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは種々の実験を繰り返した。その結果、
真空蒸着法によるガスバリア性けい素酸化物蒸着膜形成
時のスプラッシュ現象の発生を抑制し、高品質の蒸着材
料を得るには、高い平均嵩密度と、熱衝撃に耐え得る高
い硬さを備えることが必要なことを知見した。この出願
の発明は、この知見に基づいて、次のとおり完成したも
のである。
【0012】この出願の一酸化けい素蒸着材料は、平均
嵩密度が2.0g/cm3以上かつビッカース硬さが5
00以上の一酸化けい素材料で、蒸着時のスプラッシュ
現象を抑制し得ることを特徴とする。
【0013】この出願の一酸化けい素蒸着材料の製造方
法は、金属けい素とけい素酸化物との混合物、又は固体
一酸化けい素を、加熱して蒸発させる原料室と気体一酸
化けい素を析出基体に蒸着させる析出室からなる製造装
置により一酸化けい素蒸着材料を製造する際、原料室の
温度を一酸化けい素の昇華反応温度より低い800〜1
200℃の範囲に0.5〜4.0hr保持して上記原料
の脱ガス処理を施した後、1300〜1400℃の範囲
まで昇温して一酸化けい素を昇華させることにより、析
出基体への付着が良好で高嵩密度・高硬度の一酸化けい
素蒸着材料を形成し得ることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】金属けい素とけい素酸化物との混
合物又は、固体一酸化けい素を加熱して蒸発させる原料
室と気体一酸化けい素を析出基体に蒸着させる析出室か
らなる製造装置により一酸化けい素蒸着材料を製造す
る。その際、原料室の温度を一酸化けい素の昇華反応温
度より低い800〜1200℃の範囲に0.5〜4.0
hr保持して上記原料の脱ガス処理を施した後、130
0〜1400℃の範囲まで昇温して一酸化けい素を昇華
させる。昇華した一酸化けい素は、析出室において良好
な状態で析出基体に付着し、高嵩密度・高硬度の一酸化
けい素蒸着材料を製造できる。
【0015】上記のごとく、原料を一酸化けい素の昇華
反応温度まで加熱する前に、800〜1200℃の範囲
に0.5〜4.0hr保持して原料の脱ガス処理を施
す。このように昇華する前に脱ガス処理を施して得た一
酸化けい素は、析出基体への付着が良好で、均質な一酸
化けい素蒸着膜を形成できる。その結果、高嵩密度・高
硬度の酸化けい素蒸着材料を製造することができる。
【0016】脱ガス処理温度を限定したのは、800℃
未満では脱ガスに時間がかかりすぎ能率良く処理でき
ず、又1200℃を超えると一酸化けい素の一部は昇華
して脱ガスが十分にできないので、800〜1200℃
の範囲とした。
【0017】又、脱ガス処理における保持時間を限定し
たのは、脱ガスが十分に進行するのに必要な時間として
下限を0.5hrとし、上限を4.0hrとしたもので
あり、その保持時間は加熱温度が低いほど、又原料の量
が多いほど長くなり、逆に加熱温度が高いほど、又原料
の量が少ないほど短くなる。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施による製造装置で、装置は原料室
1の上に析出室2を組み合せたもので、真空室3内に設
置される。
【0019】上記原料室1は、円筒体の中央に円筒の原
料容器4を設置し、その周囲に例えば電熱ヒータからな
る加熱源5を配置してなる。又、析出室2は円筒体の内
周面に、原料室1で昇華した気体一酸化けい素を蒸着さ
せるためのステンレス鋼からなる析出基体6を形成し、
上端に着脱自在の蓋7を設けてなる。
【0020】図1に示す製造装置において、原料容器4
に原料として、例えば金属けい素と二酸化けい素を混合
した原料10を詰め、真空室3の排気弁8を開いて所定
の真空度まで排気した後、真空室3の加熱源5に通電し
て原料室1内を加熱し、800〜1200℃の範囲の所
定温度に0.5〜4hrの範囲の所定時間保持して脱ガ
ス処理を行う。ここで、脱ガスが完了し、所定の真空度
に保持されていることを確認して再び昇温し始め、室温
を1300〜1400℃の範囲まであげて一酸化けい素
を昇華させる。生成した気体一酸化けい素は原料室1か
ら上昇して析出室2に入り、周囲の析出基体6に蒸着す
る。析出基体6に蒸着する一酸化けい素蒸着層9は、純
度の高い均質で高密度・高硬度のものが得られる。
【0021】次に、試験装置を使用して行った具体的な
実施例に基づいて作用・効果を説明する。半導体用シリ
コンウエハーを機械的に破砕したSi粉末(平均粒径1
0μm)と市販のSiO2粉末(平均粒径10μm)を
モル比1:1で配合し、純水を用いて湿式造粒を行っ
た。造粒原料を乾燥した後、真空下(真空度:1×10
-1Pa)で室温から800〜1200℃の範囲の所定温
度に2hr保持して脱ガス処理を行った。引続き135
0℃に昇温して加熱・反応させ昇華した気体一酸化けい
素を、200〜600℃の温度範囲に加熱した蒸着管の
析出基体に蒸着させて一酸化けい素蒸着材料を得た。
【0022】得た一酸化けい素蒸着材料の嵩密度をアル
キメデス法で測定した。又、硬さは蒸着材料を研磨した
後、ビッカース硬さ試験機(商品名:アカシ製MVK−
GI型)により試験荷重200gで測定した。更に、比
較例として、上記実施例と同じ条件の原料を使って、室
温から1350℃に昇温して加熱・反応させ昇華した気
体一酸化けい素を、200〜600℃の温度範囲に加熱
した蒸着管の析出基体に蒸着させて一酸化けい素蒸着材
料を得た。そして、上記と同じ要領で嵩密度とビッカー
ス硬さを測定した。更に、これらの一酸化けい素蒸着材
料についてスプラッシュの発生状況を調べた。これらの
結果を表1に示した。
【0023】
【表1】
【0024】上記表1の試験結果より、この発明の実施
による一酸化けい素蒸着材料は、嵩密度が2.0g/c
3を超え、かつビッカース硬さが500を超えてお
り、スプラッシュ現象は、試料NO.1ではまれに発生
するが、これは蒸着材料の品質を低下させるほどのもの
ではない。試料NO.2と3では更に高い嵩密度とビッ
カース硬さが得られており、スプラッシュ現象は全く観
察されず、優れた品質の蒸着材料が得られることを確認
した。一方、脱ガス処理を行わない比較例は、いずれも
嵩密度が2.0g/cm3未満で、かつビッカース硬さ
が2.0未満であり、いずれもスプラッシュ現象の発生
が多くなり、殊に試料NO.4と5では激しく発生し
た。
【0025】
【発明の効果】この発明により一酸化けい素が昇華する
前の低い温度で原料の脱ガス処理を施すことにより、高
嵩密度・高硬度で優れた品質の一酸化けい素蒸着材料を
得ることができる。そして、ガスバリア性けい素酸化物
蒸着膜形成時にスプラッシュ現象を抑制し得るので、こ
の発明による蒸着材料を使えば、優れたガスバリア性を
備えた包装材料を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施に使用する製造装置の一例を示
す縦断面図である。
【符号の説明】
1 原料室 2 析出室 3 真空室 4 原料容器 5 加熱源 6 析出基体 7 蓋 8 排気弁 9 一酸化けい素蒸着層 10 原料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 忠司 兵庫県尼崎市東浜町1番地 株式会社住 友シチックス尼崎内 (72)発明者 藤田 誠 兵庫県尼崎市東浜町1番地 株式会社住 友シチックス尼崎内 (56)参考文献 特開 平6−183718(JP,A) 特開 平7−34224(JP,A) 特開 平5−171412(JP,A) 特開 昭63−103814(JP,A) 特開 平6−57417(JP,A) 特公 昭47−26958(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C01B 33/00 - 33/193

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均嵩密度が2.0g/cm3以上かつ
    ビッカース硬さが500以上の一酸化けい素材料で、ガ
    スバリア性けい素酸化物蒸着膜形成時にスプラッシュ現
    象を抑制し得ることを特徴とする一酸化けい素蒸着材
    料。
  2. 【請求項2】 金属けい素とけい素酸化物との混合物、
    又は固体一酸化けい素を、加熱して蒸発させる原料室と
    気体一酸化けい素を析出基体に蒸着させる析出室からな
    る製造装置により一酸化けい素蒸着材料を製造する際、
    原料室の温度を一酸化けい素の昇華反応温度より低い8
    00〜1200℃の範囲に0.5〜4.0hr保持して
    上記原料の脱ガス処理を施した後、1300〜1400
    ℃の範囲まで昇温して一酸化けい素を昇華させることに
    より、析出基体への付着が良好で高嵩密度・高硬度の一
    酸化けい素蒸着材料を形成し得ることを特徴とする一酸
    化けい素蒸着材料の製造方法。
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