JP6149571B2 - Manufacturing method of glass powder - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス粉末の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing glass powder.

近時、基板や基材粒子などの表面に、薄く、かつ均質なガラス被膜を形成するため、ナノオーダーの微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を容易に製造する技術が求められている。例えば、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの磁心用材料として、鉄粉末などの軟磁性粒子を低融点ガラス粉末とともに混合し、圧密後に熱処理することによって、軟磁性粒子を低融点ガラスをバインダー層として結合してなる軟磁性複合材が知られている。このような軟磁性複合材において、低融点ガラス粉末として、上記のような微細で真球度が高いガラス粉末を使用することができれば、より高品質で高性能な軟磁性複合材を得ることができる。   Recently, in order to form a thin and uniform glass coating on the surface of substrates and substrate particles, a technology for easily producing glass powder with nano-order fineness and high sphericity (sphericity) is required. ing. For example, as a core material for motors, actuators, magnetic sensors, etc., soft magnetic particles such as iron powder are mixed with low-melting glass powder and heat-treated after compaction to bond soft magnetic particles with low-melting glass as a binder layer. A soft magnetic composite material is known. In such a soft magnetic composite material, if the above-mentioned fine and high sphericity glass powder can be used as the low melting point glass powder, a higher quality and higher performance soft magnetic composite material can be obtained. it can.

微細な球形状のガラス粉末を製造する技術はこれまでにも種々提案されている。例えば、特許文献1には、火炎雰囲気中に液滴を噴霧し、熱分解して球形状のガラス粉末を製造する方法が記載されている。また、特許文献2には、液滴を連結管を通じて火炎部に導入し、火炎部の外部の温度でガラス化してガラス粒子とする方法が開示されている。   Various techniques for producing fine spherical glass powder have been proposed so far. For example, Patent Document 1 describes a method of producing a spherical glass powder by spraying droplets in a flame atmosphere and thermally decomposing them. Patent Document 2 discloses a method in which droplets are introduced into a flame part through a connecting tube and vitrified at a temperature outside the flame part to form glass particles.

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、得られるガラス粉末の平均粒径は1μm程度であり、それ以下の微細なガラス粉末を得ることはできない。また、液滴と火炎との距離にばらつきがあるため、熱履歴が不均一となり、均質なガラス粒子が得られないという問題がある。一方、特許文献2に記載の方法でも、液滴が火炎部に到達する前に凝集するため、ナノオーダーの平均粒径を持つガラス粉末を得ることは困難である。また、火炎部の外部の熱を利用するため、火炎部を通過する際の液滴と火炎との距離にばらつきが生じ、上記方法と同様、熱履歴が不均一になり、ガラス粒子の均質性に問題を生じる。さらに、この方法では、得られるガラス粉末の形状にばらつきがあり、かつ真球度も低い。   However, in the method described in Patent Document 1, the average particle size of the obtained glass powder is about 1 μm, and a fine glass powder smaller than that cannot be obtained. In addition, since the distance between the droplet and the flame varies, there is a problem that the thermal history becomes non-uniform and uniform glass particles cannot be obtained. On the other hand, even in the method described in Patent Document 2, it is difficult to obtain glass powder having an average particle size of nano order because droplets aggregate before reaching the flame part. In addition, since the heat outside the flame part is used, the distance between the droplet and the flame when passing through the flame part varies, and as in the above method, the heat history becomes non-uniform and the homogeneity of the glass particles. Cause problems. Furthermore, in this method, the shape of the glass powder obtained varies and the sphericity is low.

特開平8−91874号公報JP-A-8-91874 特開2004−339046号公報JP 2004-339046 A

本発明は、薄く、かつ均質なガラス被膜の形成に有用な、微細で真球度の高いガラス粉末を容易に安定して製造することができる方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method capable of easily and stably producing a fine and highly spherical glass powder useful for forming a thin and homogeneous glass coating.

本発明の一態様に係るガラス粉末の製造方法は、複数のガラス構成元素を含むガラス原料化合物を溶媒に完全溶解して、前記ガラス原料化合物の濃度が、酸化物換算量の総量として2〜20質量%となる液体原料を調製する工程と、前記液体原料を火炎または熱風とともに、反応空間に噴出させ、熱分解した後、急冷する工程とを含むことを特徴とする。 In the method for producing a glass powder according to one embodiment of the present invention, a glass raw material compound containing a plurality of glass constituent elements is completely dissolved in a solvent, and the concentration of the glass raw material compound is 2 to 20 as the total amount of oxide equivalents. preparing a liquid material comprising a mass%, the liquid raw material with a flame or hot air, is ejected into the reaction space, after pyrolysis, characterized in that it comprises the step of quenching.

本発明によれば、薄く、かつ均質なガラス被膜の形成に有用な、微細で真球度の高いガラス粉末を容易に安定して製造することができる。   According to the present invention, it is possible to easily and stably produce a fine and highly spherical glass powder useful for forming a thin and homogeneous glass film.

本発明の一実施形態のガラス粉末の製造方法のプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of the manufacturing method of the glass powder of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に使用される装置の要部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the principal part structure of the apparatus used for one Embodiment of this invention. 実施例1の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。2 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 1. 実施例2の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。3 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 2. 実施例3の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。4 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 3. 実施例4の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。4 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 4. 実施例5の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。6 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 5. 実施例6の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。6 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 6. 実施例7の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。10 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 7. 実施例8の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。10 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 8. 実施例9の透過型電子顕微鏡(TEM)による撮像写真である。10 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM) of Example 9.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に何ら限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, although description is given based on drawing, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings at all.

図1は、本発明の一実施形態のガラス粉末の製造方法のプロセスフローを示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a process flow of a method for producing glass powder according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態のガラス粉末の製造方法は、ガラス原料化合物および溶媒を含む液体原料を、火炎または熱風とともに、反応空間に噴出させ、熱分解した後、急冷するものである。工程は、次の3工程:液体原料を調製する工程(101)、液体原料を熱処理する工程(102)、ガラス粉末を捕集・回収する工程(103)からなる。   As shown in FIG. 1, the glass powder production method of the present embodiment is a method in which a liquid raw material containing a glass raw material compound and a solvent is jetted into a reaction space together with a flame or hot air, thermally decomposed, and then rapidly cooled. . The process includes the following three processes: a process for preparing a liquid source (101), a process for heat-treating the liquid source (102), and a process for collecting and collecting glass powder (103).

[液体原料の調製工程]
本実施形態においては、液体原料として、ガラス原料化合物を溶媒に溶解または分散させた溶液が使用される。
[Liquid raw material preparation process]
In the present embodiment, a solution obtained by dissolving or dispersing a glass raw material compound in a solvent is used as the liquid raw material.

ガラス原料化合物は、ガラスを構成する元素を含む化合物であり、例えば、ガラスを構成する各元素の塩化物、窒化物、水和物、有機酸塩(例えば、酢酸塩、蟻酸塩など)、有機化合物、オキソ酸塩、配位化合物、酸、硝酸塩、硫酸塩などが挙げられる。ガラス原料化合物は混合する溶媒によって選択することが好ましく、例えば、溶媒に水を用いる場合には、水溶性の化合物、例えば、塩化物、有機酸塩、硝酸塩などが使用される。また、酸化物や炭酸塩などの水に不溶なものであっても、酸などに溶解させて用いることができる。   A glass raw material compound is a compound containing an element constituting glass, for example, chloride, nitride, hydrate, organic acid salt (for example, acetate, formate, etc.), organic of each element constituting glass. Compound, oxo acid salt, coordination compound, acid, nitrate, sulfate and the like. The glass raw material compound is preferably selected depending on the solvent to be mixed. For example, when water is used as the solvent, a water-soluble compound such as a chloride, an organic acid salt, or a nitrate is used. Moreover, even if it is insoluble in water, such as an oxide or carbonate, it can be dissolved in an acid or the like.

ガラスを構成する元素としては、例えば、Si、B、P、Zn、Li、Na、K、Bi、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Sn、Zr、Nb、W、Ga、La、Ti、Ce、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,Cuなどが挙げられる。   Examples of the elements constituting the glass include Si, B, P, Zn, Li, Na, K, Bi, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Sn, Zr, Nb, W, Ga, La, Ti, Ce, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. are mentioned.

また、上記ガラス原料化合物を溶解または分散させる溶媒としては、水、アルコール(例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ペンチルアルコール、2−メトキシアルコールなど)、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などの高極性溶媒;ミネラルスピリット、ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリット、ミネラルターペン、灯油(ケロシン)、n−ヘキサン、ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、シクロヘキサン、イソヘプタン、トルエン、ベンゼン、キシレンなどの低極性溶媒が挙げられる。   Examples of the solvent for dissolving or dispersing the glass raw material compound include water, alcohol (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isopropyl alcohol, n-pentyl alcohol, 2- Methoxy alcohol, etc.), highly polar solvents such as formic acid, acetic acid, propionic acid; mineral spirit, mineral thinner, petroleum spirit, white spirit, mineral turpentine, kerosene, n-hexane, hexanoic acid, 2-ethylhexanoic acid , Low polar solvents such as cyclohexane, isoheptane, toluene, benzene, xylene.

ここで、高極性溶媒に好適なガラス原料化合物の具体例としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ホウ酸、リン酸、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸リチウム、酢酸リチウム、塩化リチウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硝酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、硝酸ビスマス、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、酢酸バリウム、塩化バリウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸ジルコニア、硝酸ニオブ、硝酸セリウム、塩化セリウム、硝酸マンガン、酢酸マンガン、塩化マンガン、硝酸鉄、酢酸鉄、塩化鉄、酢酸コバルト、塩化コバルト、硝酸ニッケル、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸銅、塩化銅などが挙げられる。   Here, specific examples of the glass raw material compound suitable for the high polar solvent include, for example, sodium silicate, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, boric acid, phosphoric acid, zinc nitrate, zinc acetate, and chloride. Zinc, lithium nitrate, lithium acetate, lithium chloride, sodium nitrate, sodium acetate, sodium chloride, potassium nitrate, potassium acetate, potassium chloride, bismuth nitrate, magnesium nitrate, magnesium acetate, magnesium chloride, calcium nitrate, calcium acetate, calcium chloride, nitric acid Strontium, barium nitrate, barium acetate, barium chloride, aluminum nitrate, aluminum chloride, zirconia nitrate, niobium nitrate, cerium nitrate, cerium chloride, manganese nitrate, manganese acetate, manganese chloride, iron nitrate, iron acetate, chloride , Cobalt acetate, cobalt chloride, nickel nitrate, cobalt acetate, nickel chloride, copper nitrate, and copper chloride.

また、低極性希釈溶剤に好適なガラス原料化合物の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ホウ素化トリブチル、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド、2−エチルヘキサン酸亜鉛、2−エチルヘキサン酸リチウム、ナフテン酸リチウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸ビスマス、2−エチルヘキサン酸マグネシウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム、2−エチルヘキサン酸ストロンチウム、2−エチルヘキサン酸バリウム、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム モノ−n−ブトキシジエチルアセト酢酸エステル、エチルアセトアセテートアルミニウム ジノルマルブチレート、オクチル酸錫(II)、ジブチル錫ジラウレート、2−エチルヘキサン酸ジルコニア、2−エチルヘキサン酸ニオブ、ニオブエトキシド、ニオブブトキシド、2−エチルヘキサン酸ビスマス、タングステン(IV)エトキシド、タングステン(IV)イソプロポキシド、2−エチルヘキサン酸ランタン、2−エチルヘキサン酸イットリウム、2−エチルヘキサン酸ガドリニウム、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、2−エチルヘキサン酸セリウム、2−エチルヘキサン酸クロム、2−エチルヘキサン酸マンガン、2−エチルヘキサン酸鉄、ナフテン酸銅、2−エチルヘキサン酸コバルト、2−エチルヘキサン酸ニッケルなどが挙げられる   Specific examples of the glass raw material compound suitable for the low-polar dilution solvent include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, polydimethylsiloxane, tributyl boride, triphenylphosphine, and triphenylphosphine oxide. , Zinc 2-ethylhexanoate, lithium 2-ethylhexanoate, lithium naphthenate, sodium 2-ethylhexanoate, potassium 2-ethylhexanoate, bismuth 2-ethylhexanoate, magnesium 2-ethylhexanoate, 2-ethyl Calcium hexanoate, strontium 2-ethylhexanoate, barium 2-ethylhexanoate, tris (ethylacetoacetate) aluminum, aluminum-sec-butoxide, aluminum mono-n-butoxydiethyl Acetoacetic acid ester, ethyl acetoacetate aluminum dinormal butyrate, tin (II) octylate, dibutyltin dilaurate, 2-ethylhexanoic acid zirconia, 2-ethylhexanoic acid niobium, niobium ethoxide, niobium butoxide, 2-ethylhexanoic acid Bismuth, tungsten (IV) ethoxide, tungsten (IV) isopropoxide, lanthanum 2-ethylhexanoate, yttrium 2-ethylhexanoate, gadolinium 2-ethylhexanoate, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetra (2-ethylhexyl) titanate, cerium 2-ethylhexanoate, chromium 2-ethylhexanoate, manganese 2-ethylhexanoate, iron 2-ethylhexanoate, copper naphthenate, cobalt 2-ethylhexanoate, 2-ethyl Examples include nickel tilhexanoate.

液体原料中のガラス原料化合物の濃度は、ガラス原料化合物の酸化物換算量の総量として1〜30質量%となる範囲が好ましく、2〜20質量%となる範囲がより好ましい。ガラス原料化合物の濃度が1質量%未満では、必要溶媒量が多くなり環境負荷が大きくなる。一方、30質量%を超えると、微細なガラス粉体を得にくくなる。また均一な濃度溶液の調製が困難になり、得られるガラス粉末の組成が不均一になるおそれがある。   The concentration of the glass raw material compound in the liquid raw material is preferably in the range of 1 to 30% by mass, more preferably in the range of 2 to 20% by mass as the total amount of the oxide equivalent of the glass raw material compound. When the concentration of the glass raw material compound is less than 1% by mass, the required amount of solvent increases and the environmental load increases. On the other hand, when it exceeds 30 mass%, it becomes difficult to obtain fine glass powder. Moreover, preparation of a uniform concentration solution becomes difficult and the composition of the obtained glass powder may be non-uniform.

[液体原料の熱処理工程]
液体原料の熱処理は、火炎または熱風とともに、上記液体原料を反応空間に噴出させることによって行われる。火炎または熱風とともに噴出された液体原料は、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、火炎または熱風の熱で瞬時に、かつ均一に加熱される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま、溶媒が揮発し、この液滴に溶解または分散していたガラス原料化合物が均一に熱分解してガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。そして、これらの微細なガラス粒子は、その後の急冷によって、微細で均質な粒子のまま固化する。したがって、微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を安定して得ることができる。
[Heat treatment process for liquid raw materials]
The heat treatment of the liquid material is performed by jetting the liquid material into the reaction space together with a flame or hot air. The liquid raw material ejected together with the flame or hot air forms numerous fine droplets simultaneously with the ejection, and all these droplets are instantaneously and uniformly heated by the heat of the flame or hot air. For this reason, the droplets remain as fine droplets without agglomerating, the solvent is volatilized, and the glass raw material compound dissolved or dispersed in the droplets is uniformly pyrolyzed and vitrified to form a fine and homogeneous glass. Particles are formed. Then, these fine glass particles are solidified as fine and homogeneous particles by the subsequent rapid cooling. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity (sphericity).

火炎の発生には、水素ガス、プロパンガス、都市ガス、アセチレンガスなどの可燃性ガスと、酸素ガスなどの支燃性ガスの混合ガスを使用することができる。混合ガスの流量は、使用するガスの種類により異なり、例えば、プロパンガスと酸素ガスの組み合わせでは、プロパンガスの流量は、0.7〜1.3NL(ノルマルリットル)/分の範囲が好ましく、0.8〜1.2NL/分の範囲がより好ましく、酸素ガスの流量は、3〜6NL/分の範囲が好ましく、4〜6NL/分の範囲がより好ましい。   For the generation of the flame, a mixed gas of a flammable gas such as hydrogen gas, propane gas, city gas, and acetylene gas and a flammable gas such as oxygen gas can be used. The flow rate of the mixed gas varies depending on the type of gas used. For example, in the case of a combination of propane gas and oxygen gas, the flow rate of propane gas is preferably in the range of 0.7 to 1.3 NL (normal liters) / min. The range of 0.8 to 1.2 NL / min is more preferable, and the flow rate of oxygen gas is preferably 3 to 6 NL / min, and more preferably 4 to 6 NL / min.

本発明においては、火炎を使用する場合、さらに、酸素ガス、空気などの酸化性ガスを反応空間に供給することが好ましい。酸化性ガスを供給することによって、可燃性ガスと支燃性ガスの反応場(反応空間)をより高温にでき、より瞬時に原料を熱分解し微細粒子の核生成させることが可能となり、より真球度の高い微細なガラス粒子を合成できる。酸化性ガスの流量は、6〜18NL/分の範囲が好ましく、7〜15NL/分の範囲がより好ましい。   In the present invention, when a flame is used, it is preferable to supply an oxidizing gas such as oxygen gas or air to the reaction space. By supplying an oxidizing gas, the reaction field (reaction space) of the combustible gas and the combustion-supporting gas can be raised to a higher temperature, and the raw material can be pyrolyzed more quickly to nucleate fine particles. Fine glass particles with high sphericity can be synthesized. The flow rate of the oxidizing gas is preferably in the range of 6 to 18 NL / min, and more preferably in the range of 7 to 15 NL / min.

また、熱風は、例えば、空気、窒素ガスなどを用いることができる。熱風の流量は10〜28NL/分の範囲が好ましく、12〜26NL/分の範囲がより好ましい。   Moreover, air, nitrogen gas, etc. can be used for a hot air, for example. The flow rate of hot air is preferably in the range of 10 to 28 NL / min, and more preferably in the range of 12 to 26 NL / min.

火炎および熱風の温度、すなわち液体原料の熱処理温度は、1500℃以上であることが好ましい。熱処理温度が1500℃未満では、ガラス原料化合物の熱分解反応が十分に行われず、ガラス化しないか、またはガラス化が不十分となるおそれがある。但し、温度があまり高過ぎると、原子量の小さな元素が揮散するおそれがある。したがって、熱処理温度は、より好ましくは1600〜2500℃であり、1700〜2500℃であるとより一層好ましい。   The temperature of the flame and hot air, that is, the heat treatment temperature of the liquid raw material is preferably 1500 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is less than 1500 ° C., the thermal decomposition reaction of the glass raw material compound is not sufficiently performed, and there is a possibility that vitrification does not occur or the vitrification becomes insufficient. However, if the temperature is too high, an element having a small atomic weight may be volatilized. Therefore, the heat treatment temperature is more preferably 1600 to 2500 ° C, and even more preferably 1700 to 2500 ° C.

[ガラス粉末の捕集・回収工程]
液体原料の熱処理工程によって生成されたガラス粒子は、バグフィルタなどの捕集装置を用いて捕集し、回収する。
[Glass powder collection and recovery process]
The glass particles generated by the heat treatment process of the liquid raw material are collected and collected using a collection device such as a bag filter.

上記液体原料の熱処理工程およびガラス粉末の捕集・回収工程は、例えば、図2に示すような装置を用いて行うことができる。   The liquid raw material heat treatment step and the glass powder collection / recovery step can be performed using, for example, an apparatus as shown in FIG.

この装置は、図2に示すように、反応空間を形成する反応筒1と、反応筒1の一端側の壁に着脱自在に装着されたバーナ2と、反応筒1の他端側に接続され、反応筒1で生成されたガラス粒子を捕集するバグフィルタ3を有する回収装置4を備える。反応筒1の周囲には、冷却手段として、内部に冷却水が流れる冷却管5が配設されている。また、バーナ2には、液体原料と、可燃性ガスと支燃性ガスの混合ガスと、酸化性ガスとが供給されるようになっている。さらに、回収装置4の下流側には、排気口(図示なし)が開口しており、この排気口にはエジェクタなどの排気装置6が接続されている。   As shown in FIG. 2, this apparatus is connected to a reaction tube 1 that forms a reaction space, a burner 2 that is detachably attached to a wall on one end side of the reaction tube 1, and the other end side of the reaction tube 1. A recovery device 4 having a bag filter 3 for collecting glass particles generated in the reaction cylinder 1 is provided. Around the reaction tube 1, a cooling pipe 5 through which cooling water flows is disposed as a cooling means. The burner 2 is supplied with a liquid raw material, a mixed gas of combustible gas and combustion-supporting gas, and an oxidizing gas. Further, an exhaust port (not shown) is opened on the downstream side of the recovery device 4, and an exhaust device 6 such as an ejector is connected to the exhaust port.

図2に示す装置において、バーナ2から、液体原料と、可燃性ガスと支燃性ガスの混合ガスと、酸化性ガスが反応筒1内に噴出される。その際、混合ガスを燃焼させて火炎を形成させる。これにより、液体原料と酸化性ガスは、混合ガスを燃焼させて形成された火炎とともに反応筒1内に噴出される。反応筒1内に噴出された液体原料は液滴となるが、火炎の熱で瞬時に加熱されて、熱分解反応が起こる。反応筒1の周囲には冷却管5が配置されており、熱分解物は火炎から出ると急速に冷却されてガラス化する。このように液滴が次々とガラス化することによって、ガラス粉末が生成される。生成されたガラス粉末は、バグフィルタ3を有する回収装置4により捕集回収される。   In the apparatus shown in FIG. 2, a liquid raw material, a mixed gas of combustible gas and combustion-supporting gas, and an oxidizing gas are ejected from the burner 2 into the reaction tube 1. At that time, the mixed gas is burned to form a flame. Thereby, the liquid raw material and the oxidizing gas are ejected into the reaction tube 1 together with the flame formed by burning the mixed gas. The liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1 becomes droplets, but is instantaneously heated by the heat of the flame to cause a thermal decomposition reaction. A cooling pipe 5 is disposed around the reaction tube 1, and the pyrolyzate is rapidly cooled and vitrified when it comes out of the flame. Thus, glass powder is produced | generated when droplets vitrify one after another. The generated glass powder is collected and collected by a collection device 4 having a bag filter 3.

このようにして、反応筒1内に噴出された液体原料により、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、火炎の熱で瞬時に加熱され、火炎を出たところで急速に冷却される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま均一に熱分解されてガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。また、バーナ2から、液体原料とともに、酸化性ガスが噴出されるため、反応場をより高温にでき、より瞬時に原料を分解し微細粒子の核を生成させることが可能となる。したがって、微細で真球度(球形度)が高いガラス粉末を安定して得ることができる。   In this way, a large number of fine droplets are formed simultaneously with the ejection from the liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1, and all of these droplets are instantaneously heated by the heat of the flame and emitted the flame. By the way, it is cooled rapidly. For this reason, the droplets are thermally decomposed uniformly and vitrified as fine droplets without agglomeration, and fine and homogeneous glass particles are formed. Further, since the oxidizing gas is ejected from the burner 2 together with the liquid raw material, the reaction field can be raised to a higher temperature, and the raw material can be decomposed more instantly to generate nuclei of fine particles. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity (sphericity).

なお、図2に示す装置は、液体原料を火炎とともに反応空間内に噴出させるものであるが、バーナ2に代えて、反応空間(反応筒1)内に熱風および液体原料を噴出させる装置を装着するとともに、液滴となった液体原料が、熱風の熱で熱分解された後、急速に冷却されるように構成することもできる。   The apparatus shown in FIG. 2 ejects the liquid raw material into the reaction space together with the flame, but instead of the burner 2, a device for ejecting hot air and liquid raw material into the reaction space (reaction cylinder 1) is installed. In addition, the liquid raw material that has become droplets can be rapidly cooled after being thermally decomposed by the heat of hot air.

この装置では、反応筒1内に噴出された液体原料により、噴出と同時に多数の微細な液滴が形成され、これらの液滴はすべて、熱風で瞬時に加熱され、その後、急冷される。このため、液滴は凝集することなく微細な液滴のまま均一に熱分解されてガラス化し、微細で均質なガラス粒子が形成される。したがって、微細で真球度が高いガラス粉末を安定して得ることができる。   In this apparatus, the liquid raw material ejected into the reaction cylinder 1 forms a large number of fine droplets simultaneously with the ejection, and these droplets are all heated instantaneously with hot air and then rapidly cooled. For this reason, the droplets are thermally decomposed uniformly and vitrified as fine droplets without agglomeration, and fine and homogeneous glass particles are formed. Therefore, it is possible to stably obtain a glass powder that is fine and has a high sphericity.

本発明のガラス粉末の製造方法によれば、平均粒径が500nm以下の微細で、かつ平均真球度が0.7以上という高い真球度を有するガラス粒子が得られる。   According to the method for producing glass powder of the present invention, glass particles having an average particle size as fine as 500 nm or less and a high sphericity with an average sphericity of 0.7 or more can be obtained.

ここで、ガラス粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡などの微細な構造を観測できる装置で得られた画像を解析することによって得ることができる。また、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定することも可能である。   Here, the average particle diameter of the glass particles can be obtained by analyzing an image obtained by an apparatus capable of observing a fine structure such as a transmission electron microscope or a scanning electron microscope. It is also possible to measure using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus.

本発明により得られるガラス粒子は、平均粒径が400nm以下であることが好ましく、300nm以下であることがより好ましい。   The glass particles obtained by the present invention preferably have an average particle size of 400 nm or less, and more preferably 300 nm or less.

また、ガラス粉末の真球度は、ガラス粉末の透過電子顕微鏡写真において測定される、ガラス粉末の重心を通る最小直径Dminと、ガラス粉末の重心を通る最大直径Dmaxとの比Dmin/Dmaxで定義されるもので、平均真球度は、透過電子顕微鏡写真から任意に選択した50〜100個のガラス粉末について測定した真球度の平均値である。真球度は、Dmin/Dmaxの値が1に近づくほど真球度が高いことを示している   The sphericity of the glass powder is defined by a ratio Dmin / Dmax between the minimum diameter Dmin passing through the center of gravity of the glass powder and the maximum diameter Dmax passing through the center of gravity of the glass powder, as measured in a transmission electron micrograph of the glass powder. Therefore, the average sphericity is an average value of sphericity measured for 50 to 100 glass powders arbitrarily selected from transmission electron micrographs. The sphericity indicates that the sphericity is higher as the value of Dmin / Dmax approaches 1.

本発明により得られるガラス粒子は、平均真球度が0.7以上であることが好ましい。   The glass particles obtained by the present invention preferably have an average sphericity of 0.7 or more.

本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the description of the embodiment described above, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

(実施例1)
酸化物基準の質量%表記で、B22.0%、ZnO60.8%、SiO11.8%、Al0.5%、MgO4.9%、およびCeO0.1%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、2−エチルヘキサン酸マグネシウム トルエン溶液(マグネシウム含量:2.3質量%)、2−エチルヘキサン酸セリウム(III) 2−エチルヘキサン酸溶液(セリウム含量:12.0%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ162mlを加え、15時間攪拌して完全に溶解させ、酸化物濃度で4質量%の透明で淡黄色の液体原料を調製した。
Example 1
B 2 O 3 22.0%, ZnO 60.8%, SiO 2 11.8%, Al 2 O 3 0.5%, MgO 4.9%, and CeO 2 0.1 in terms of mass% based on oxide. % Glass composition such as tributyl boride, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (zinc content: 15.0% by mass), octamethylcyclotetrasiloxane, tris (ethylacetoacetate) aluminum, 2- Magnesium ethylhexanoate Toluene solution (magnesium content: 2.3% by mass), cerium 2-ethylhexanoate (III) 2-ethylhexanoic acid solution (cerium content: 12.0%) was weighed out and used as a solvent. Add 162 ml of mineral spirits, stir for 15 hours to completely dissolve, and prepare a clear, light yellow liquid raw material with an oxide concentration of 4% by mass It was.

次いで、得られた液体原料を、図2に示す装置に供給し、バーナから火炎とともに反応筒に噴出させ、熱分解反応を起こさせた後、急冷して、ガラス粉末を生成した。すなわち、バーナに、支燃性ガスとして酸素ガスを5NL/分、可燃性ガスとしてプロパンガスを1NL/分で供給し、バーナ先端で着火し、火炎(約1800℃)を発生させた。このバーナを反応筒内に挿入した後、液体原料を2.5g/分、酸化性ガスとして酸素ガスを9NL/分で、火炎が噴出しているバーナの中心部から噴出させた。なお、反応中、少なくとも反応筒の出口が低温に保たれるように、反応筒を囲繞するように配置された冷却用配管に、常時、冷却水を流した。その後、生成されたガラス粉末を捕集装置より回収した。   Next, the obtained liquid raw material was supplied to the apparatus shown in FIG. 2 and ejected from the burner to the reaction tube together with the flame to cause a thermal decomposition reaction, and then rapidly cooled to produce glass powder. That is, oxygen gas was supplied to the burner as a combustion-supporting gas at 5 NL / min and propane gas as a flammable gas was supplied at 1 NL / min, and the tip of the burner was ignited to generate a flame (about 1800 ° C.). After this burner was inserted into the reaction cylinder, the liquid raw material was injected at 2.5 g / min, and oxygen gas as an oxidizing gas was injected at 9 NL / min from the center of the burner where the flame was jetted. During the reaction, cooling water was always flowed through a cooling pipe disposed so as to surround the reaction cylinder so that at least the outlet of the reaction cylinder was kept at a low temperature. Then, the produced | generated glass powder was collect | recovered from the collection apparatus.

(実施例2)
酸化物基準の質量%表記で、B23.0%、ZnO57.0%、SnO1.0%、SiO8.0%、Al4.0%、LiO1.0%、CaO1.0%、およびBaO5.0%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、オクチル酸錫(II)、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、ナフテン酸リチウム ミネラルスピリッツ溶液(リチウム含量:1.16質量%)、2−エチルヘキサン酸カルシウム 2−エチルヘキサン酸溶液(カルシウム含量:4.9質量%)、および2−エチルヘキサン酸バリウム トルエン溶液(バリウム含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ144mlを加え、15時間攪拌して完全に溶解させ、酸化物濃度で4質量%の透明で淡黄色の液体原料を調製した。
(Example 2)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 23.0%, ZnO57.0%, SnO 2 1.0%, SiO 2 8.0%, Al 2 O 3 4.0%, Li 2 O1. Tributyl boride, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (zinc content: 15.0% by mass), tin octylate (II) so as to have a glass composition of 0%, CaO 1.0%, and BaO 5.0% ), Octamethylcyclotetrasiloxane, tris (ethylacetoacetate) aluminum, lithium naphthenate mineral spirits solution (lithium content: 1.16% by mass), calcium 2-ethylhexanoate 2-ethylhexanoic acid solution (calcium content: 4.9 mass%) and barium 2-ethylhexanoate in toluene (barium content: 8.0 mass%) Mineral spirits 144ml was added and stirred for 15 hours to completely dissolve, to prepare a 4 wt% of a clear, pale yellow liquid raw material in oxide concentration.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例3)
酸化物基準の質量%表記で、B23.0%、ZnO49.0%、SnO1.0%、SiO10.0%、Al2.0%、NaO3.0%、KO4.0%、CaO3.%、およびBaO5.0%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、オクチル酸錫(II)、オクタメチルシクロテトラシロキサン、トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム 2−エチルヘキサン酸溶液(カルシウム含量:4.9質量%)、および2−エチルヘキサン酸バリウム トルエン溶液(バリウム含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ149mlを加え、15時間攪拌して完全に溶解させ、酸化物濃度で5質量%の透明で淡黄色の液体原料を調製した。
(Example 3)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 23.0%, ZnO49.0%, SnO 2 1.0%, SiO 2 10.0%, Al 2 O 3 2.0%, Na 2 O3. 0%, K 2 O 4.0%, CaO 3. % And BaO 5.0% so that the glass composition is tributyl borate, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (zinc content: 15.0 mass%), tin (II) octylate, octamethylcyclotetra Siloxane, tris (ethylacetoacetato) aluminum, sodium 2-ethylhexanoate, potassium 2-ethylhexanoate, calcium 2-ethylhexanoate 2-ethylhexanoic acid solution (calcium content: 4.9% by mass), and 2 -Barium ethyl hexanoate Toluene solution (barium content: 8.0% by mass) was weighed and added, and then 149 ml of mineral spirits was added as a solvent and stirred for 15 hours to completely dissolve, and the oxide concentration was 5% by mass. A transparent and pale yellow liquid raw material was prepared.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例4)
酸化物基準の質量%表記で、B4.7%、ZnO9.6%、P18.4%、Bi39.5%、LiO0.8%、ZrO3.3%、およびNb23.7%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、トリフェニルホスフィン、2−エチルヘキサン酸ビスマス 2−エチルヘキサン酸溶液(ビスマス含量:25.1質量%)、ナフテン酸リチウム ミネラルスピリッツ溶液(リチウム含量:1.16質量%)、2−エチルヘキサン酸ジルコニア ミネラルスピリッツ溶液(ジルコニア含量:6.00質量%)およびニオブブトキシド n−ブタノール溶液(ニオブ含量:5.01質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ107mlを加え、15時間攪拌して完全に溶解させ、酸化物濃度で4質量%の透明で淡黄色の液体原料を調製した。
Example 4
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 4.7%, ZnO9.6%, P 2 O 5 18.4%, Bi 2 O 3 39.5%, Li 2 O0.8%, ZrO 2 Tributyl boride, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (zinc content: 15.0% by mass), triphenylphosphine, so as to have a glass composition of 3.3% and Nb 2 O 5 23.7% 2-ethylhexanoic acid bismuth 2-ethylhexanoic acid solution (bismuth content: 25.1% by mass), lithium naphthenate mineral spirits solution (lithium content: 1.16% by mass), 2-ethylhexanoic acid zirconia mineral spirits solution ( Zirconia content: 6.00% by mass) and niobium butoxide n-butanol solution (niobium content: 5.01% by mass) were weighed out, Then, 107 ml of mineral spirits was added, and the mixture was stirred for 15 hours to be completely dissolved to prepare a transparent and light yellow liquid raw material having an oxide concentration of 4% by mass.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例5)
酸化物基準の質量%表記で、B5.9%、ZnO10.6%、Al0.5%、Bi82.5%、CeO0.2%、Fe0.2%、およびCuO0.1%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、エチルアセトアセテートアルミニウム ジノルマルブチレートとアルミニウム モノ−n−ブトキシジエチルアセト酢酸エステルのミネラルスピリッツ溶液(アルミニウム含量:5.9質量%;ホープ製薬(株)製 商品名 ケロープ(S)−30MT)、2−エチルヘキサン酸ビスマス 2−エチルヘキサン酸溶液(ビスマス含量:25.1質量%)、2−エチルヘキサン酸セリウム 2−エチルヘキサン酸溶液(セリウム含量:12質量%)、2−エチルヘキサン酸鉄 ミネラルスピリッツ溶液(鉄含量:8.0質量%)、2−エチルヘキサン酸銅 ミネラルスピリッツ溶液(銅含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ349mlを加え、15時間攪拌させ完全に溶解させ、酸化物濃度で4質量%の透明で黒紫色の液体原料を調製した。
(Example 5)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 5.9%, ZnO10.6%, Al 2 O 3 0.5%, Bi 2 O 3 82.5%, CeO 2 0.2%, Fe 2 Tributyl boride, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (zinc content: 15.0% by mass), ethyl acetoacetate aluminum di-normal so as to have a glass composition of 0.2% O 3 and 0.1% CuO A mineral spirits solution of butyrate and aluminum mono-n-butoxydiethylacetoacetate (aluminum content: 5.9% by mass; trade name Kerope (S) -30MT manufactured by Hope Pharmaceutical Co., Ltd.), bismuth 2-ethylhexanoate 2 -Ethylhexanoic acid solution (bismuth content: 25.1% by mass), cerium 2-ethylhexanoate 2-ethylhexanoic acid solution (seric Um content: 12% by mass), iron 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (iron content: 8.0% by mass), copper 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (copper content: 8.0% by mass) After taking, 349 ml of mineral spirits was added as a solvent, and the mixture was stirred for 15 hours to be completely dissolved, thereby preparing a transparent, black-purple liquid raw material having an oxide concentration of 4% by mass.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例6)
酸化物基準の質量%表記で、B23.1%、ZnO49.2%、CoO0.5%、SiO10.1%、Al2.0%、NaO3.0%、KO4.1%、CaO3.0%、およびBaO5.0%のガラス組成となるように、ほう酸、酢酸亜鉛二水和物、硝酸アルムニウム九水和物、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、硝酸カルシウム四水和物、硝酸バリウム、酢酸コバルト(II)を秤量分取した後、溶媒として精製水113mlを加え、1時間攪拌させ完全に溶解させた。その後メチルトリエトキシシランを秤量採取した後、前記水溶液に加え均一になるまで1時間攪拌した。さらにエタノール56mlを加えて30分間攪拌し、酸化物濃度で4質量%の透明で淡桃色の液体原料を調製した。
(Example 6)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 23.1%, ZnO49.2%, CoO0.5%, SiO 2 10.1%, Al 2 O 3 2.0%, Na 2 O3.0% , K 2 O4.1%, CaO3.0% , and so that BaO5.0% of glass composition, boric acid, zinc acetate dihydrate, nitrate Arumuniumu nonahydrate, sodium acetate, potassium acetate, calcium nitrate Tetrahydrate, barium nitrate, and cobalt (II) acetate were weighed out and mixed with 113 ml of purified water as a solvent, and stirred for 1 hour to completely dissolve. Thereafter, methyltriethoxysilane was weighed and collected, and then added to the aqueous solution and stirred for 1 hour until uniform. Further, 56 ml of ethanol was added and stirred for 30 minutes to prepare a transparent and light pink liquid raw material having an oxide concentration of 4% by mass.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例7)
酸化物基準の質量%表記で、P46.4%、Al5.3%、BaO47.5%、およびCoO0.8%のガラス組成となるように、トリフェニルホスフィン、ケロープ(S)−30MT、2−エチルヘキサン酸バリウム トルエン溶液(バリウム含量:8.0質量%)、2−エチルヘキサン酸コバルト(コバルト含量:12.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ146mlとトルエン36mLを加え、15時間攪拌させ完全に溶解させ、酸化物濃度で5質量%の透明で黒紫色の液体原料を調製した。
(Example 7)
In mass% representation on the oxide basis, P 2 O 5 46.4%, Al 2 O 3 5.3%, so that BaO47.5%, and CoO0.8% of the glass composition, triphenylphosphine, Keropu (S) -30MT, barium 2-ethylhexanoate Toluene solution (barium content: 8.0% by mass) and cobalt 2-ethylhexanoate (cobalt content: 12.0% by mass) were weighed out and used as a solvent. Mineral spirits (146 ml) and toluene (36 ml) were added and stirred for 15 hours to completely dissolve them, thereby preparing a transparent, black-purple liquid raw material having an oxide concentration of 5% by mass.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。 A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例8)
酸化物基準の質量%表記で、B20.1%、ZnO42.7%、SnO0.9%、SiO8.7%、Al1.8%、NaO2.6%、KO3.5%、CaO2.6%、BaO4.4%、およびFe12.7%のガラス組成となるように、ホウ素化トリブチル、2−エチルヘキサン酸亜鉛 ミネラルスピリッツ溶液(亜鉛含量:15.0質量%)、オクチル酸錫(II)、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ケロープ(S)−30MT、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム ミネラルスピリッツ溶液(カルシウム含量:4.1質量%)、および2−エチルヘキサン酸バリウム ミネラルスピリッツ溶液(バリウム含量:15.0質量%)、2−エチルヘキサン酸鉄 ミネラルスピリッツ溶液(鉄含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ437mlを加え、15時間攪拌させ完全に溶解させ、酸化物濃度で5質量%の黒紫色の液体原料を調製した。
(Example 8)
In mass% notation oxide basis, B 2 O 3 20.1%, ZnO42.7%, SnO 2 0.9%, SiO 2 8.7%, Al 2 O 3 1.8%, Na 2 O2. Tributyl boride, zinc 2-ethylhexanoate mineral spirits solution to have a glass composition of 6%, K 2 O 3.5%, CaO 2.6%, BaO 4.4%, and Fe 2 O 3 12.7% (Zinc content: 15.0% by mass), tin (II) octylate, octamethylcyclotetrasiloxane, kelope (S) -30MT, sodium 2-ethylhexanoate, potassium 2-ethylhexanoate, 2-ethylhexanoic acid Calcium mineral spirits solution (calcium content: 4.1% by mass) and barium 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (barium content: 15.0% by mass) , Iron 2-ethylhexanoate Mineral spirits solution (iron content: 8.0% by mass) was weighed and added, and then 437 ml of mineral spirits was added as a solvent, stirred for 15 hours to completely dissolve, and an oxide concentration of 5 masses. % Black purple liquid raw material was prepared.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

(実施例9)
酸化物基準の質量%表記で、SiO29.2%、KO11.5%、CaO20.5%、およびFe38.8%のガラス組成となるように、オクタメチルシクロテトラシロキサン、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸カルシウム ミネラルスピリッツ溶液(カルシウム含量:4.1質量%)、2−エチルヘキサン酸鉄 ミネラルスピリッツ溶液(鉄含量:8.0質量%)を秤量分取した後、溶媒としてミネラルスピリッツ105mLを加え、15時間攪拌させ完全に溶解させ、酸化物濃度で5質量%の黒紫色の液体原料を調製した。
Example 9
In mass% representation on the oxide basis, SiO 2 29.2%, K 2 O11.5%, so that CaO20.5%, and Fe 2 O 3 38.8% of the glass composition, octamethylcyclotetrasiloxane , Potassium 2-ethylhexanoate, calcium 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (calcium content: 4.1% by mass), iron 2-ethylhexanoate mineral spirits solution (iron content: 8.0% by mass) After taking, 105 mL of mineral spirits was added as a solvent, and the mixture was stirred for 15 hours and completely dissolved to prepare a black purple liquid raw material having an oxide concentration of 5% by mass.

上記液体原料を図2に示す装置を用いて実施例1と同様にしてガラス粉末を生成し、捕集装置より回収した。   A glass powder was produced from the liquid raw material in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

上記各実施例で得られたガラス粉末の形態を、透過型電子顕微鏡(TEM、日本電子(株)製、JEM−1230)により観察するとともに、ガラス転移点Tg(℃)、ガラス軟化点Ts(℃)、結晶化ピーク温度Tc(℃)、50〜300℃における平均線膨張係数α(/℃)、および結晶ピークの有無を測定した。また、TEM写真を画像解析ソフトウエアで解析し、平均粒子径と平均真球度を求めた。測定方法および算出方法を以下に示す。   While observing the form of the glass powder obtained by each said Example with a transmission electron microscope (TEM, JEOL Co., Ltd. product, JEM-1230), glass transition point Tg (degreeC), glass softening point Ts ( ° C.), crystallization peak temperature Tc (° C.), average linear expansion coefficient α (50 ° C.) at 50 to 300 ° C., and the presence or absence of a crystal peak. Moreover, the TEM photograph was analyzed with image analysis software, and the average particle diameter and the average sphericity were determined. The measurement method and calculation method are shown below.

[ガラス転移点Tg]
示差熱分析装置((株)リガク製 TG8110)を用いて、約20mgのガラス粒子を5℃/minの昇温速度で、室温から800℃まで昇温して測定した。
[ガラス軟化点Ts]
ガラス粒子約20mgを白金パンに入れ、熱重量測定・示唆熱分析装置((株)リガク製 TG8110)によって昇温速度を10℃/minとして測定し、ガラス転移点Tgよりも高温側に現れる軟化流動に伴うDTA曲線の屈曲点における温度をガラス軟化点Tsとした。
[結晶化ピーク温度Tc]
ガラス粒子約20mgを白金パンに入れ、熱重量測定・示唆熱分析装置((株)リガク製 TG8110)によって昇温速度10℃/minとして測定し、結晶化に伴うDTA曲線の発熱ピークの温度を結晶化ピーク温度Tcとした。結晶化ピークがないか、またはピークが小さく検知できないときは「−」と表記した。
[平均線膨張係数α]
焼結したガラスを切削加工して約5mmφ×20mmの試料ガラスを得、この試料ガラスについて、熱膨張計((株)リガク製 TMA8310)を用いて、昇温速度5℃/minで測定した。50℃における試料の長さL50と300℃における試料の長さL300を測定し、次式より50℃〜300℃における平均線膨張係数αを求めた。
α={(L300/L50)−1}/(300−50)
[結晶ピークの有無]
X線回折装置(リガク(株)製 TTR−III)を用いてX線回折分析(XRD)を行い、結晶に起因するピークの有無を調べた。
[Glass transition point Tg]
Using a differential thermal analyzer (TG8110, manufactured by Rigaku Corporation), about 20 mg of glass particles were heated from room temperature to 800 ° C. at a rate of 5 ° C./min.
[Glass softening point Ts]
About 20 mg of glass particles are placed in a platinum pan, measured at a heating rate of 10 ° C./min with a thermogravimetric / suggested thermal analyzer (TG8110, manufactured by Rigaku Corporation), and softening appears on the higher temperature side than the glass transition point Tg. The temperature at the inflection point of the DTA curve accompanying the flow was defined as the glass softening point Ts.
[Crystallization peak temperature Tc]
About 20 mg of glass particles are placed in a platinum pan and measured with a thermogravimetric / suggested thermal analyzer (TG8110 manufactured by Rigaku Corporation) at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. The temperature of the exothermic peak of the DTA curve accompanying crystallization is determined. The crystallization peak temperature was Tc. When there was no crystallization peak or the peak was small and could not be detected, it was indicated as “−”.
[Average linear expansion coefficient α]
The sintered glass was cut to obtain a sample glass having a diameter of about 5 mmφ × 20 mm, and the sample glass was measured using a thermal dilatometer (TMA8310, manufactured by Rigaku Corporation) at a heating rate of 5 ° C./min. The sample length L 50 at 50 ° C. and the sample length L 300 at 300 ° C. were measured, and the average linear expansion coefficient α at 50 ° C. to 300 ° C. was determined from the following equation.
α = {(L 300 / L 50 ) -1} / (300-50)
[Presence or absence of crystal peak]
X-ray diffraction analysis (XRD) was performed using an X-ray diffractometer (TTR-III, manufactured by Rigaku Corporation), and the presence or absence of peaks due to crystals was examined.

[平均粒子径]
画像解析ソフトウエア(三谷商事(株)製 WinRoof)を用いて、TEMで撮像した写真の任意の50個の粒子について、2値化処理した後、2値化面積と同じ面積の等価円の直径を粒子径(Li)として求め、下記の式より平均粒子径(L)を算出した。

Figure 0006149571
(n:測定数(=50)) [Average particle size]
Using an image analysis software (WinRoof, Mitani Shoji Co., Ltd.), any 50 particles of a photograph taken with a TEM are binarized and then the diameter of an equivalent circle having the same area as the binarized area Was determined as the particle diameter (Li), and the average particle diameter (L) was calculated from the following formula.
Figure 0006149571
(N: number of measurements (= 50))

[平均真球度]
画像解析ソフトウエア(三谷商事(株)製 WinRoof)を用いて、TEMで撮像した写真の任意の50個の粒子について、各粒子を明度で2値化処理した後、2値化図形の重心を通る最大直径(Dmaxi)と最小直径(Dmini)を求め、下記の式より真球度(Di)および平均真球度(D)を算出した。

Figure 0006149571
(n:測定数(=50)) [Average sphericity]
Using the image analysis software (WinRoof, Mitani Shoji Co., Ltd.), for each of the 50 particles in the photograph taken with the TEM, each particle is binarized by brightness, and then the center of gravity of the binarized figure is calculated. The maximum diameter (Dmaxi) and the minimum diameter (Dmini) that passed through were obtained, and the sphericity (Di) and the average sphericity (D) were calculated from the following equations.
Figure 0006149571
(N: number of measurements (= 50))

上記測定結果をガラスの組成とともに表1に示す。また、各実施例のガラス粉末の透過型電子顕微鏡による撮像写真を図3〜図11に示す。なお、表1の組成欄の空欄は含有量が0%であったことを示す。   The measurement results are shown in Table 1 together with the glass composition. Moreover, the imaging | photography photograph with the transmission electron microscope of the glass powder of each Example is shown in FIGS. The blank in the composition column in Table 1 indicates that the content was 0%.

Figure 0006149571
Figure 0006149571

図3乃至図11からも明らかなように、各実施例で得られたガラス粉末はいずれも、微細で真球度の高いガラス粉末が得られている。   As is clear from FIGS. 3 to 11, the glass powder obtained in each example is a fine glass powder with high sphericity.

本発明のガラス粉末の製造方法によれば、微細で真球度の高いガラス粉末を容易に安定して製造することができる。したがって、基板や基材粒子などの表面に薄く、かつ均質なガラス被膜を形成する材料として用いるガラス粉末の製造方法として有用である。   According to the method for producing glass powder of the present invention, a fine and highly spherical glass powder can be easily and stably produced. Therefore, it is useful as a method for producing a glass powder used as a material for forming a thin and homogeneous glass coating on the surface of a substrate or substrate particles.

1…反応筒、2…バーナ、3…バグフィルタ、4…ガラス粉末回収装置、5…冷却管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction cylinder, 2 ... Burner, 3 ... Bag filter, 4 ... Glass powder collection | recovery apparatus, 5 ... Cooling pipe.

Claims (9)

複数のガラス構成元素を含むガラス原料化合物を溶媒に完全溶解して、前記ガラス原料化合物の濃度が、酸化物換算量の総量として2〜20質量%となる液体原料を調製する工程と、
前記液体原料を火炎または熱風とともに、反応空間に噴出させ、熱分解した後、急冷する工程と
を含むことを特徴とするガラス粉末の製造方法。
A step of completely dissolving a glass raw material compound containing a plurality of glass constituent elements in a solvent, and preparing a liquid raw material in which the concentration of the glass raw material compound is 2 to 20% by mass as a total amount of oxide equivalents;
The liquid raw material with a flame or hot air, is ejected into the reaction space, after pyrolysis, a step of quenching
The manufacturing method of the glass powder characterized by including .
前記火炎または熱風の温度が1500℃以上である請求項1に記載のガラス粉末の製造方法。   The method for producing glass powder according to claim 1, wherein the temperature of the flame or hot air is 1500 ° C. or higher. 前記液体原料と前記火炎または熱風は、共通のバーナから前記反応空間に噴出される請求項1または2に記載のガラス粉末の製造方法。   The method for producing glass powder according to claim 1 or 2, wherein the liquid raw material and the flame or hot air are ejected from a common burner into the reaction space. 前記液体原料は、さらに、酸化性ガスとともに前記反応空間に噴出される請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス粉末の製造方法。   The said liquid raw material is a manufacturing method of the glass powder of any one of Claims 1-3 which are further ejected to the said reaction space with oxidizing gas. 前記液体原料、前記火炎または熱風、および前記酸化性ガスは、共通のバーナから前記反応空間に噴出される請求項4に記載のガラス粉末の製造方法。   The method for producing glass powder according to claim 4, wherein the liquid raw material, the flame or hot air, and the oxidizing gas are ejected from a common burner into the reaction space. 前記反応空間の周囲に冷却手段が設けられている請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラス粉末の製造方法。   The manufacturing method of the glass powder of any one of Claims 1-5 in which the cooling means is provided around the said reaction space. 前記溶媒は、水、アルコール、カルボン酸および炭化水素からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載のガラス粉末の製造方法。   The said solvent contains the at least 1 sort (s) selected from the group which consists of water, alcohol, carboxylic acid, and a hydrocarbon, The manufacturing method of the glass powder of any one of Claims 1-6. 前記ガラス粉末の平均粒径が、500nm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載のガラス粉末の製造方法。   The average particle diameter of the said glass powder is 500 nm or less, The manufacturing method of the glass powder of any one of Claims 1-7. 前記ガラス粉末の平均真球度が0.7以上である請求項1〜8のいずれか1項に記載のガラス粉末の製造方法。   The method for producing a glass powder according to any one of claims 1 to 8, wherein the glass powder has an average sphericity of 0.7 or more.
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