JP6340171B2 - アルカリ土類金属化合物微粒子分散液及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、酸化マグネシウム微粒子に代表されるアルカリ土類金属化合物微粒子の分散液及びその製造方法に関する。
酸化マグネシウム膜は、ＡＣ型ＰＤＰ（交流型プラズマディスプレイパネル）の誘電体保護層、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリー）及びＴＭＲ素子（トンネル磁気抵抗素子）の絶縁膜、有機ＥＬ素子及びバリアフィルムの水分吸着層として利用されている。酸化マグネシウム膜は、一般に電子ビーム蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの蒸着法により製造されている。しかしながら、蒸着法は、真空チャンバーや真空ポンプなどの真空装置を必要とするため、製造設備が大掛かりとなる。一方、常圧下にて酸化マグネシウム膜を製造することが可能な方法として、塗布法が知られている。塗布法とは、酸化マグネシウム微粒子の分散液を基板上に塗布して、乾燥する方法である。この塗布法は真空装置を必要とせず、また成膜速度が蒸着法と比較して速いという利点がある。このため、酸化マグネシウム膜を塗布法により製造するのに有利に使用することができる酸化マグネシウム微粒子の分散液の開発が進められており、次に述べるような分散液が提案されている。
特許文献１、２には、炭素原子数３〜５の一価アルコール中に、酸化マグネシウム微粒子が０．０５〜２０質量％の範囲にて分散されてなり、動的光散乱法によって測定された酸化マグネシウム微粒子のＤ50が５〜１００ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子分散液が記載されている。特許文献２には、上記の酸化マグネシウム微粒子分散液をＡＣ型ＰＤＰの誘電体保護層の形成用に用いることが記載されている。これらの文献には、上記酸化マグネシウム微粒子分散液の製造方法として、平均一次粒子径が５〜１００ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子と、炭素原子数３〜５の一価アルコールとを混合し、次いで、該混合物（分散液）を平均粒子径が２０〜３００μｍのビーズを用いた粉砕装置にて分散処理を行なう方法が記載されている。
特許文献３には、極性有機溶媒中に、酸化マグネシウム微粒子が分散液全体量に対して０．０５〜２０質量％の範囲となる量にて分散されてなり、動的光散乱法によって測定された酸化マグネシウム微粒子のＤ50が５〜２０ｎｍの範囲にあり、Ｄ10／Ｄ90が０．３以上である酸化マグネシウム微粒子分散液が記載されている。この文献には、酸化マグネシウム微粒子分散液の製造方法として、平均一次粒子径が５〜２０ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子からなる酸化マグネシウム粉末を、極性有機溶媒に分散させて分散液を調製する工程、そして該分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで該分散液噴流を二以上に分岐させ、各分散液噴流を対向下に衝突させることにより分散液中の酸化マグネシウム粒子を崩壊させて微粒子の分散液とする工程を含む方法が記載されている。
特許文献４には、動的光散乱法による粒子径測定において、平均粒子径Ｄ50が１５ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲であり、かつ、Ｄ95が１００ｎｍ以下であって、粒子径の変動係数（ＣＶ値）が３０％以上６０％以下の範囲である金属酸化物粒子の分散液が記載されている。この文献の実施例では、分散剤と分散助剤とを含む分散媒体に、ホモジナイザーで撹拌しながらチタニア粒子を添加してスラリー（分散液）を得て、最後にスラリーをジルコニアビーズで処理することによって金属酸化物粒子分散液を製造している。但し、この文献に金属酸化物粒子の例として記載されているのは、アルミニウム、亜鉛、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモン、セリウム、チタン及びジルコニウムの酸化物粒子である。
ＡＣ型ＰＤＰの誘電体保護層、有機ＥＬ素子及びバリアフィルムの水分吸着層として利用する酸化マグネシウム膜は可視光の光透過性が高いこと、すなわち、均質性、緻密性及び表面の平坦性が高いことが要求される。均質性、緻密性及び表面の平坦性が高い酸化マグネシウム膜は、ＭＲＡＭ及びＴＭＲ素子の絶縁膜としても有用である。
従って、本発明の目的は、塗布法により、可視光の光透過率が高い酸化マグネシウム膜を製造することができる酸化マグネシウム微粒子分散液、及び分散液の製造方法を提供することにある。
従って、本発明の目的は、塗布法により、可視光の光透過率が高い酸化マグネシウム膜を製造することができる酸化マグネシウム微粒子分散液、及び分散液の製造方法を提供することにある。
本発明者は、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍを超えることがなく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子を１％以上含有することがない、すなわち粗大粒子の含有量が少ない酸化マグネシウム微粒子分散液を用いて、塗布法により酸化マグネシウム膜を製造することによって、可視光領域の光透過率が高い酸化マグネシウム膜を得ることが可能となることを見出した。上記の酸化マグネシウム微粒子分散液を用いることによって、可視光領域の光透過率が高い酸化マグネシウム膜を得ることが可能となる理由としては、粗大粒子の含有量が少ないことから、酸化マグネシウム膜の均質性、緻密性及び表面の平坦性が向上するためであると考えられる。
さらに本発明者は、上記のように粗大な粒子の含有量が少ない分散液は、粗大な粒子を含む分散液を平均粒子径が０．０１〜０．５０ｍｍのビーズが充填された充填層を通過させることによって製造できることを見出した。
従って、本発明は、分散媒体中に、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の微粒子が分散された分散液であって、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍを超えることがなく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子を１％以上含有することがないアルカリ土類金属化合物微粒子分散液にある。
本発明はまた、分散媒体中に、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の粒子が分散された分散液であって、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍよりも大きく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有量が１％を超えるアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を、平均粒子径が０．０１〜０．５０ｍｍのビーズが充填された充填層を通過させる工程を含む上記本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液の製造方法にもある。
本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液の製造方法の好ましい態様は、次の通りである。
（１）充填層の厚さが、ビーズの平均粒子径の１０倍以上の長さである。
（２）アルカリ土類金属化合物微粒子分散液を、加圧下にて充填層を通過させる。
（１）充填層の厚さが、ビーズの平均粒子径の１０倍以上の長さである。
（２）アルカリ土類金属化合物微粒子分散液を、加圧下にて充填層を通過させる。
本発明はさらに、上記本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を基板の上に塗布し、乾燥することによって得られたアルカリ土類金属化合物膜にもある。
本発明はさらにまた、透明基板と、該透明基板の上に形成された酸化マグネシウム膜とを含む透明積層体であって、酸化マグネシウム膜が酸化マグネシウム微粒子の膜状集合体であり、Ｘ線回折法により得られる酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンにおいて、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きく、かつ４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜の表面に照射したときの透明積層体の光透過率が、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜が形成される前の透明基板の表面に照射したときの透明基板の光透過率よりも高い透明積層体にもある。
本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を用いて、塗布法によりアルカリ土類金属化合物膜を製造することによって、均質性、緻密性及び表面の平坦性が高いアルカリ土類金属化合物膜を得ることができる。特に、酸化マグネシウム微粒子分散液を用いることによって、可視光領域の光透過率が高い酸化マグネシウム膜を得ることができる。また、本発明の製造方法を利用することによって、粗大粒子の含有量の少ないアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を工業的に有利に製造することができる。
本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液は、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍを超えることがなく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子を１％以上含有することがない。Ｄ95は、篩下の累積粒度分布が９５％となる粒子径を意味する。Ｄ95は、１８０ｎｍを超えないことが好ましく、１６０ｎｍを超えないことがより好ましく、１４０ｎｍを超えないことが特に好ましい。Ｄ95は、一般に１００ｎｍ以上である。粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有率は、０．８％を超えないことが好ましく、０．５％を超えないことがより好ましく、０．１％を超えないことが特に好ましい。また、本発明の微粒子分散液は、Ｄ50が５〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましく、５〜８０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、５〜６０ｎｍの範囲にあることが特に好ましい。本発明において、微粒子分散液のＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有率はそれぞれ、動的光散乱法により測定される光強度基準の粒度分布から求めた値である。光強度基準の粒度分布は、体積基準の粒度分布と比較して粒子径が大きい粒子の存在が強調されるので、粗大粒子の含有量の評価に適している。
本発明の微粒子分散液は、アルカリ土類金属化合物微粒子の含有率が１〜４０質量％の範囲にあることが好ましく、５〜３０質量％の範囲にあることがより好ましく、８〜２８質量％の範囲にあることが特に好ましい。本発明の微粒子分散液に分散されているアルカリ土類金属化合物微粒子は、一般にアルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩及び水酸化物からなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の微粒子である。
本発明の微粒子分散液の分散媒体は、炭素原子数が１〜５の範囲にある一価アルコールであることが好ましい。一価アルコールは、直鎖でも分岐を有していてもよい。一価アルコールの例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、イソペンチルアルコールを挙げることができる。これらの一価アルコールは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。メチルアルコール、エチルアルコール又はこれらの混合物は、粘度が低い点で好ましい。
本発明の微粒子分散液の分散媒体は、水分含有量を９０００質量ｐｐｍ以下にすることが好ましい。微粒子分散液は、分散媒体の水分含有量が少ない方が粘度が低くなる傾向がある。微粒子分散液は粘度が低い方が、基板の上に塗布したときの塗布膜の厚さを薄くするのが容易になる。また、微粒子分散液中の粗大粒子をろ過により取り除く際には、ろ過速度を速くすることができる。分散媒体の水分含有量の範囲は、一般に１０〜９０００質量ｐｐｍの範囲、好ましくは５０〜７０００質量ｐｐｍの範囲、特に好ましくは１００〜６０００質量ｐｐｍの範囲である。
微粒子分散液は、例えば、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍよりも大きく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有量が１％を超える微粒子分散液、すなわち粗大粒子を多く含む微粒子分散液を、平均粒子径が０．０１〜０．５０ｍｍのビーズが充填された充填層を通過させる工程（ろ過工程）を含む方法によって製造することができる。
粗大粒子を多く含む微粒子分散液は、例えば、アルカリ土類金属化合物微粉末と一価アルコールとを混合し、得られた分散液中のアルカリ土類金属化合物微粒子の凝集物を、湿式粉砕装置を用いて粉砕もしくは解砕する方法により製造することができる。湿式粉砕装置としては、従来より微粒子分散液の製造に利用されている公知の装置、例えば、ビーズを用いた粉砕装置及び湿式ジェットミルを用いることができる。湿式ジェットミルとしては、分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで分散液噴流を二以上に分岐させ、各分散液噴流を対向下に衝突させることにより分散液中の微粒子凝集物を粉砕もしくは解砕する装置（例、ナノマイザー）を用いることができる。
原料のアルカリ土類金属化合物微粉末は、ＢＥＴ比表面積が１８〜３３０ｍ2／ｇの範囲にあることが好ましい。すなわち、アルカリ土類金属化合物微粉末は、下記の式（Ｉ）により算出されるＢＥＴ比表面積換算粒子径が５〜９０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
ＢＥＴ比表面積換算粒子径＝６／（Ｓ×ρ）・・・（Ｉ）
但し、Ｓは、ＢＥＴ比表面積であり、ρはアルカリ土類金属化合物の真密度である。
ＢＥＴ比表面積換算粒子径＝６／（Ｓ×ρ）・・・（Ｉ）
但し、Ｓは、ＢＥＴ比表面積であり、ρはアルカリ土類金属化合物の真密度である。
次に、本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液について、その代表例である酸化マグネシウム微粒子分散液を例として、詳しく説明する。原料として用いる酸化マグネシウム微粉末としては、気相法によって製造された酸化マグネシウム微粉末を挙げることができる。気相法によって製造された酸化マグネシウム微粉末は、一般に一次粒子が立方体状の微粒子で、純度が９９．９８質量％以上と高純度である。気相法とは、金属マグネシウム蒸気と酸素とを接触させて金属マグネシウム蒸気を酸化させることによって、酸化マグネシウム微粉末を得る方法である。この気相法によって製造された酸化マグネシウム微粉末は、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも一般に５〜１０倍大きい。酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピークは、入射角をθとしたときの２θで一般に３６〜３８度の範囲にある（Ｘ線：ＣｕＫα）。酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピークは、入射角をθとしたときの２θで一般に４２〜４４度の範囲にある（Ｘ線：ＣｕＫα）。
分散液中の酸化マグネシウム微粒子の凝集物を湿式粉砕装置を用いて粉砕もしくは解砕することのみでは、分散液から粒子径が２００ｎｍあるいは５００ｎｍを超えるような粗大粒子を完全に除去することは難しい。このため、本発明の製造方法では、粗大粒子を多く含む酸化マグネシウム微粒子分散液をビーズが充填された充填層を通過させることよって粗大粒子を除去する操作を利用する。ビーズの形状は、球状であることが好ましい。ビーズの材料は、ガラス、ジルコニアなどの無機物であることが好ましい。ビーズの平均粒子径は、一般に０．０１〜０．５０ｍｍの範囲、好ましくは０．０２〜０．４０ｍｍの範囲である。ビーズの充填層は、ビーズが１０層以上積層されていることが好ましい。すなわち、充填層の厚さは、ビーズの平均粒子径の１０倍以上の長さであることが好ましく、２０〜２００００倍の範囲にあることが特に好ましい。また、酸化マグネシウム微粒子分散液の充填層の通過速度を速くするために、酸化マグネシウム微粒子分散液を加圧状態として、充填層を通過させてもよい。
次に、図１を参照しながら、酸化マグネシウム微粒子分散液から粗大粒子を除去する工程を説明する。図１は、本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液の製造方法の実施に有利に使用することができる粗大粒子の除去装置の一例の断面図である。
図１において、粗大粒子の除去装置は、上下に開口した円筒体１、円筒体１の下方端部に固定されたフィルターホルダー２、円筒体１の上方端部に固定された蓋１０、そして、フィルターホルダー２の下方開口に設置された分散液回収容器１５から構成されている。フィルターホルダー２は、内側面にて円筒体１の外側と契合する円筒部３と、円筒部３の下端の内面に形成されているフィルター支持台４、円筒部３の下端から下方に向かって尖った円錐状の底部５、底部５の中央に備えられた分散液の取出口６を有する。フィルター支持台４の上には、フィルター支持板７とフィルター８とがこの順で積載されている。フィルター８は、円筒体１内にビーズを保持するために用いられる。フィルター８として、ビーズが通過しない相対的に小さな孔もしくは溝が形成された金属板（パンチングメタル、網、メッシュ）、布及び紙を用いることができる。フィルター支持板７としては、フィルター８より相対的に大きな孔もしくは溝が形成された金属板を用いることができる。フィルター８と円筒体１の下方先端との間には、Ｏリング９が配置されている。蓋１０は頂部に気体導入口１１を有する。気体導入口１１は、バルブ１２を備える気体供給管１３と接続している。蓋１０の内面と円筒体１の上方先端との間には、Ｏリング１４が配置されている。
図１において、粗大粒子の除去装置は、上下に開口した円筒体１、円筒体１の下方端部に固定されたフィルターホルダー２、円筒体１の上方端部に固定された蓋１０、そして、フィルターホルダー２の下方開口に設置された分散液回収容器１５から構成されている。フィルターホルダー２は、内側面にて円筒体１の外側と契合する円筒部３と、円筒部３の下端の内面に形成されているフィルター支持台４、円筒部３の下端から下方に向かって尖った円錐状の底部５、底部５の中央に備えられた分散液の取出口６を有する。フィルター支持台４の上には、フィルター支持板７とフィルター８とがこの順で積載されている。フィルター８は、円筒体１内にビーズを保持するために用いられる。フィルター８として、ビーズが通過しない相対的に小さな孔もしくは溝が形成された金属板（パンチングメタル、網、メッシュ）、布及び紙を用いることができる。フィルター支持板７としては、フィルター８より相対的に大きな孔もしくは溝が形成された金属板を用いることができる。フィルター８と円筒体１の下方先端との間には、Ｏリング９が配置されている。蓋１０は頂部に気体導入口１１を有する。気体導入口１１は、バルブ１２を備える気体供給管１３と接続している。蓋１０の内面と円筒体１の上方先端との間には、Ｏリング１４が配置されている。
図１の粗大粒子除去装置を用いて、酸化マグネシウム微粒子分散液から粗大粒子を除去する工程は、例えば、次のように行なわれる。
円筒体１の上方端部に固定されている蓋１０を外して、円筒体１の上方開口から円筒体１内に酸化マグネシウム微粒子分散液とビーズとを投入する。ビーズは酸化マグネシウム微粒子分散液中を沈降して、フィルター８の上にビーズが堆積してビーズ充填層が形成される。次いで、円筒体１の上方端部に蓋１０を固定して、円筒体１内を密閉状態とした後、バルブ１２を開けて、気体供給管１３から気体を円筒体１内に導入して、円筒体１内を加圧する。円筒体１内に導入する気体の例としては、空気、酸素、窒素及びアルゴンを挙げることができる。円筒体１内に加える圧力は、０．０１〜０．５０ＭＰａの範囲にあることが好ましい。酸化マグネシウム微粒子分散液がビーズ充填層を通過する際に、ビーズとビーズとの間に形成されている多数の隙間にて粗大粒子が捕捉されて、酸化マグネシウム微粒子分散液中の粗大粒子の含有量が減少する。粗大粒子の含有量が減少した酸化マグネシウム微粒子分散液を、取出口６から取り出して分散液回収容器１５にて回収する。
円筒体１の上方端部に固定されている蓋１０を外して、円筒体１の上方開口から円筒体１内に酸化マグネシウム微粒子分散液とビーズとを投入する。ビーズは酸化マグネシウム微粒子分散液中を沈降して、フィルター８の上にビーズが堆積してビーズ充填層が形成される。次いで、円筒体１の上方端部に蓋１０を固定して、円筒体１内を密閉状態とした後、バルブ１２を開けて、気体供給管１３から気体を円筒体１内に導入して、円筒体１内を加圧する。円筒体１内に導入する気体の例としては、空気、酸素、窒素及びアルゴンを挙げることができる。円筒体１内に加える圧力は、０．０１〜０．５０ＭＰａの範囲にあることが好ましい。酸化マグネシウム微粒子分散液がビーズ充填層を通過する際に、ビーズとビーズとの間に形成されている多数の隙間にて粗大粒子が捕捉されて、酸化マグネシウム微粒子分散液中の粗大粒子の含有量が減少する。粗大粒子の含有量が減少した酸化マグネシウム微粒子分散液を、取出口６から取り出して分散液回収容器１５にて回収する。
粗大粒子の含有量が少ない酸化マグネシウム微粒子分散液は、酸化マグネシウム膜を塗布法により製造する際の原料として有利に使用することができる。すなわち、酸化マグネシウム微粒子分散液を基板の上に塗布し、乾燥することによって酸化マグネシウム膜を製造することができる。酸化マグネシウム微粒子分散液を基板の上に塗布する方法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、インクジェット法を用いることができる。酸化マグネシウム膜の膜厚は、一般に１０ｎｍ〜１０μｍの範囲にある。
酸化マグネシウム微粒子分散液を用いた塗布法により形成された酸化マグネシウム膜は、酸化マグネシウム微粒子の膜状集合体である。このため、酸化マグネシウム膜の結晶構造は原料の酸化マグネシウム微粒子と同一となり、Ｘ線回折法により得られる酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンにおいて、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度は、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きくなる。一方、蒸着法により形成された酸化マグネシウム膜は、一般に、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きい。（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が大きい酸化マグネシウムは、（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が大きい酸化マグネシウムと比較して、一般に水和しにくい、すなわち耐水和性が高いとされている。従って、本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液を用いた塗布法により形成された酸化マグネシウム膜は、蒸着法により形成された酸化マグネシウム膜よりも耐水和性が高い。
透明基板の上に、本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液を用いた塗布法により酸化マグネシウム膜を形成した透明積層体では、４８０〜８００ｎｍの波長範囲、特に５００〜７５０ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜の表面に照射したときの透明積層体の光透過率が、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜が形成される前の透明基板の表面に照射したときの透明基板の光透過率よりも高い値を示すことがある。透明基板は、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光の透過率が８０％以上にあることが好ましく、８５〜９５％の範囲にあることが特に好ましい。透明積層体の例としては、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子及びＡＣ型ＰＤＰの前面板を挙げることができる。
本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液を用いて塗布法により形成された酸化マグネシウム膜は、光透過性、耐スパッタ性及び絶縁性に優れている。この酸化マグネシウム膜は、ＡＣ型ＰＤＰの誘電体保護層として、ＭＲＡＭあるいはＴＭＲ素子の絶縁膜、有機ＥＬ素子あるいはバリアフィルムの水分吸着層として利用することができる。
以上、本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を、酸化マグネシウム微粒子分散液を中心に説明したが、本発明のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液は、酸化マグネシウム以外のアルカリ土類金属化合物の微粒子が分散されていてもよい。アルカリ土類金属化合物の例としては、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどの酸化物、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどの水酸化物を挙げることができる。アルカリ土類炭酸塩及びアルカリ土類水酸化物では、分散媒体に一価アルコール及び水を使用することができる。
［比較例１］
容量１Ｌの容器に、酸化マグネシウム微粉末（ＢＥＴ比表面積：１７０ｍ2／ｇ）３０ｇ、メチルアルコール２７０ｇ、そしてジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール、直径：０．１ｍｍ）１．２ｋｇを投入して、蓋をした。次いで、蓋をした容器をロッキングミルを用いて３時間振とうさせて、酸化マグネシウム微粒子分散液を調製した。容器内の酸化マグネシウム微粒子分散液をデカンテーションにより回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を下記の方法により測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
容量１Ｌの容器に、酸化マグネシウム微粉末（ＢＥＴ比表面積：１７０ｍ2／ｇ）３０ｇ、メチルアルコール２７０ｇ、そしてジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール、直径：０．１ｍｍ）１．２ｋｇを投入して、蓋をした。次いで、蓋をした容器をロッキングミルを用いて３時間振とうさせて、酸化マグネシウム微粒子分散液を調製した。容器内の酸化マグネシウム微粒子分散液をデカンテーションにより回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を下記の方法により測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
［粒度分布の測定方法］
試料の酸化マグネシウム微粒子分散液にメチルアルコールを加えて、酸化マグネシウム微粒子の濃度が０．２質量％となるように希釈した後、超音波ホモジナイザー（ＳＯＮＩＦＩＥＲ １５０、ブランソン製）にて、パワー強度８の条件で１分間分散処理を行なった。得られた希釈分散液中の酸化マグネシウム微粒子の光強度基準の粒度分布を、動的光散乱式粒度分布測定装置（ナノトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０、日機装（株）製）を用いて測定した。粒度分布の測定は１回の測定を６０秒として５回行なって、その平均値から光強度基準の粒度分布を算出した。算出した光強度基準の粒度分布から、Ｄ50、Ｄ95、粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率を求めた。
試料の酸化マグネシウム微粒子分散液にメチルアルコールを加えて、酸化マグネシウム微粒子の濃度が０．２質量％となるように希釈した後、超音波ホモジナイザー（ＳＯＮＩＦＩＥＲ １５０、ブランソン製）にて、パワー強度８の条件で１分間分散処理を行なった。得られた希釈分散液中の酸化マグネシウム微粒子の光強度基準の粒度分布を、動的光散乱式粒度分布測定装置（ナノトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０、日機装（株）製）を用いて測定した。粒度分布の測定は１回の測定を６０秒として５回行なって、その平均値から光強度基準の粒度分布を算出した。算出した光強度基準の粒度分布から、Ｄ50、Ｄ95、粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率を求めた。
［水分含有量の測定方法］
気化室（ＡＤＰ−６１１、京都電子工業（株）製）を備えたカールフィッシャー水分計（ＭＫＣ−６１０、京都電子工業（株）製）を用いて測定した。試料の酸化マグネシウム微粒子分散液を３００℃の温度に設定した気化室に投入し、発生した気体及び蒸気をカールフィッシャー水分計に導入して、その気体及び蒸気の水分量を測定し、分散液の水分含有量とした。
気化室（ＡＤＰ−６１１、京都電子工業（株）製）を備えたカールフィッシャー水分計（ＭＫＣ−６１０、京都電子工業（株）製）を用いて測定した。試料の酸化マグネシウム微粒子分散液を３００℃の温度に設定した気化室に投入し、発生した気体及び蒸気をカールフィッシャー水分計に導入して、その気体及び蒸気の水分量を測定し、分散液の水分含有量とした。
［粘度の測定方法］
試料の酸化マグネシウム微粒子分散液の液温を２５℃に調整し、円錐平板型回転粘度計（ＴＶＥ−２５Ｈ、円錐平板のサイズ：１°３４’×半径２４ｍｍ、東機産業（株）製）を用い、円錐平板を１ｒｐｍの回転速度で回転させ、円錐平板の回転開始２分後の粘度を測定した。
試料の酸化マグネシウム微粒子分散液の液温を２５℃に調整し、円錐平板型回転粘度計（ＴＶＥ−２５Ｈ、円錐平板のサイズ：１°３４’×半径２４ｍｍ、東機産業（株）製）を用い、円錐平板を１ｒｐｍの回転速度で回転させ、円錐平板の回転開始２分後の粘度を測定した。
［実施例１］
比較例１で回収した酸化マグネシウム微粒子分散液１６０ｇ中の粗大粒子を、ジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール、直径：０．０５ｍｍ）６８０ｇと、図１に示す粗大粒子の除去装置とを用いて除去した。すなわち、円筒体１の上方端部に固定されている蓋１０を外して、円筒体１の上方開口から円筒体１内に酸化マグネシウム微粒子分散液とビーズとを投入する。ビーズが酸化マグネシウム微粒子分散液中を沈降して、フィルター８の上にビーズが堆積してビーズ充填層（長さ：１００ｍｍ）が形成されたことを確認した後、円筒体１の上方端部に蓋１０を固定して、円筒体１内を密閉状態とした。次いで、バルブ１２を開けて、気体供給管１３から空気を円筒体１内に導入して、円筒体１内を０．１０ＭＰａ加圧した。ビーズ充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を分散液回収容器１５にて回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
比較例１で回収した酸化マグネシウム微粒子分散液１６０ｇ中の粗大粒子を、ジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール、直径：０．０５ｍｍ）６８０ｇと、図１に示す粗大粒子の除去装置とを用いて除去した。すなわち、円筒体１の上方端部に固定されている蓋１０を外して、円筒体１の上方開口から円筒体１内に酸化マグネシウム微粒子分散液とビーズとを投入する。ビーズが酸化マグネシウム微粒子分散液中を沈降して、フィルター８の上にビーズが堆積してビーズ充填層（長さ：１００ｍｍ）が形成されたことを確認した後、円筒体１の上方端部に蓋１０を固定して、円筒体１内を密閉状態とした。次いで、バルブ１２を開けて、気体供給管１３から空気を円筒体１内に導入して、円筒体１内を０．１０ＭＰａ加圧した。ビーズ充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を分散液回収容器１５にて回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
［実施例２］
ジルコニア製球状ビーズに直径０．１ｍｍのジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
ジルコニア製球状ビーズに直径０．１ｍｍのジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
［実施例３］
ジルコニア製球状ビーズに、直径０．３ｍｍのジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
ジルコニア製球状ビーズに、直径０．３ｍｍのジルコニア製球状ビーズ（ＹＴＺボール）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過した酸化マグネシウム微粒子分散液を回収した。回収した酸化マグネシウム微粒子分散液について粒度分布、水分含有量及び粘度を測定した。下記の表１に、その粒度分布から求めたＤ50、Ｄ95及び粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子の含有率、水分含有量及び粘度を示す。
表１
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粒子径が５００ｎｍ
Ｄ50 Ｄ95 以上の粗大粒子の 水分含有率 粘度
（ｎｍ） （ｎｍ） 含有率（％） （質量ｐｐｍ）（ｍＰａ・秒）
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比較例１ ５３．２ ３５２．０ ２．２４ ２９４４ ３．０
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実施例１ ４１．５ １２１．８ 検出されず ２９５１ ３．０
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実施例２ ４０．６ １５０．８ 検出されず ３０２４ ３．０
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実施例３ ４２．４ １９３．３ 検出されず ３４６０ ３．０
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粒子径が５００ｎｍ
Ｄ50 Ｄ95 以上の粗大粒子の 水分含有率 粘度
（ｎｍ） （ｎｍ） 含有率（％） （質量ｐｐｍ）（ｍＰａ・秒）
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比較例１ ５３．２ ３５２．０ ２．２４ ２９４４ ３．０
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実施例１ ４１．５ １２１．８ 検出されず ２９５１ ３．０
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実施例２ ４０．６ １５０．８ 検出されず ３０２４ ３．０
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実施例３ ４２．４ １９３．３ 検出されず ３４６０ ３．０
────────────────────────────────────────
上記の表の結果から、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過させた後の酸化マグネシウム微粒子分散液（実施例１〜３）は、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過させる前の酸化マグネシウム微粒子分散液（比較例１）と比較して、Ｄ50、Ｄ95と粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有率が小さい値を示すことが分かる。特に、ジルコニア製球状ビーズの充填層を通過させた後の酸化マグネシウム微粒子分散液（実施例１〜３）は、５００ｎｍ以上の粗大粒子が検出できないレベルにまで粗大粒子が除去されていることが分かる。
［実施例４］
実施例２で製造した酸化マグネシウム微粒子分散液０．２ｍＬを、硼珪酸ガラス基板（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．５５ｍｍ、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の可視光の光透過率が９１．５％）の上に滴下した後、ガラス基板を３０００ｒｐｍの回転速度で６０秒間回転させて、ガラス基板の上に塗布層を形成した。次いで、ガラス基板を１２０℃に加熱したホットプレートの上に置いて、塗布層を乾燥させて、厚さ５００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して透明積層体を得た。
実施例２で製造した酸化マグネシウム微粒子分散液０．２ｍＬを、硼珪酸ガラス基板（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．５５ｍｍ、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の可視光の光透過率が９１．５％）の上に滴下した後、ガラス基板を３０００ｒｐｍの回転速度で６０秒間回転させて、ガラス基板の上に塗布層を形成した。次いで、ガラス基板を１２０℃に加熱したホットプレートの上に置いて、塗布層を乾燥させて、厚さ５００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して透明積層体を得た。
［比較例２］
酸化マグネシウム微粒子分散液に、比較例１で製造した酸化マグネシウム微粒子分散液を用いたこと以外は、実施例４と同様にして、ガラス基板の上に厚さ５００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して透明積層体を得た。
酸化マグネシウム微粒子分散液に、比較例１で製造した酸化マグネシウム微粒子分散液を用いたこと以外は、実施例４と同様にして、ガラス基板の上に厚さ５００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して透明積層体を得た。
［評価］
（１）透明積層体の光透過率
実施例４及び比較例２で得られた透明積層体について、酸化マグネシウム膜側の表面から光を照射したときの光透過率を、絶対反射率測定ユニット（ＡＲＳＮ−７３３、日本分光(株)製）を備えた分光光度計（Ｖ−６７０、日本分光(株)製）を使用して、下記の条件により測定した。その結果を、図２に示す。なお、図２に示した値は、基板の硼珪酸ガラス基板の光透過率を１００とした相対値である。
［光透過率の測定条件］
入射角：０度
データ取り込み間隔：２ｎｍ
バンド幅：５ｎｍ
走査速度：１０００ｎｍ／分
（１）透明積層体の光透過率
実施例４及び比較例２で得られた透明積層体について、酸化マグネシウム膜側の表面から光を照射したときの光透過率を、絶対反射率測定ユニット（ＡＲＳＮ−７３３、日本分光(株)製）を備えた分光光度計（Ｖ−６７０、日本分光(株)製）を使用して、下記の条件により測定した。その結果を、図２に示す。なお、図２に示した値は、基板の硼珪酸ガラス基板の光透過率を１００とした相対値である。
［光透過率の測定条件］
入射角：０度
データ取り込み間隔：２ｎｍ
バンド幅：５ｎｍ
走査速度：１０００ｎｍ／分
図２の結果から、粗大粒子の含有量が相対的に少ない酸化マグネシウム微粒子分散液を用いて製造した透明積層体（実施例４）は、粗大粒子の含有量が相対的に多い酸化マグネシウム微粒子分散液を用いて製造した透明積層体（比較例２）と比較して、可視光領域の光透過率が高いことが分かる。特に、実施例４の透明積層体は、４８０〜８００ｎｍの広い光の波長範囲において、光透過率が１００％を超えていること、すなわち硼珪酸ガラス基板よりも光透過率が高いことが分かる。
（２）透明積層体の酸化マグネシウム膜の結晶構造
実施例４で得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンを、Ｘ線回折装置（ＮＥＷ Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ、ブルカー・エイエックスエス（株）製）を使用して、θ−２θスキャンにより下記の条件により測定した。その結果を図３に示す。
［Ｘ線回折パターンの測定条件］
Ｘ線：ＣｕＫα（Ｎｉ）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
検出器：一次元半導体高速検出器（ＬｙｎｘＥｙｅ、ブルカー・エイエックスエス（株）製）
発散スリット：０．３度
ステップサイズ：０．０１度
計数時間：１．００秒／ステップ
実施例４で得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンを、Ｘ線回折装置（ＮＥＷ Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ、ブルカー・エイエックスエス（株）製）を使用して、θ−２θスキャンにより下記の条件により測定した。その結果を図３に示す。
［Ｘ線回折パターンの測定条件］
Ｘ線：ＣｕＫα（Ｎｉ）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
検出器：一次元半導体高速検出器（ＬｙｎｘＥｙｅ、ブルカー・エイエックスエス（株）製）
発散スリット：０．３度
ステップサイズ：０．０１度
計数時間：１．００秒／ステップ
図３のＸ線回折パターンから、実施例４で得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜は、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きいことが分かる。
［参考例１］
本実施例で使用した酸化マグネシウム粉末のＸ線回折パターンを測定した。その結果を、図４に示す。この図４の結果から、実施例４で得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜の結晶構造は、原料の酸化マグネシウム粉末の結晶構造と同一であることが分かる。
本実施例で使用した酸化マグネシウム粉末のＸ線回折パターンを測定した。その結果を、図４に示す。この図４の結果から、実施例４で得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜の結晶構造は、原料の酸化マグネシウム粉末の結晶構造と同一であることが分かる。
［参考例２］
硼珪酸ガラス基板の上に、電子ビーム蒸着法を用いて下記の成膜条件により、厚さ１０００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して、透明積層体を得た。得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンを測定した。その結果を、図５に示す。この図５の結果から、電子ビーム蒸着法により得られた酸化マグネシウム膜は、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きいことが分かる。
［成膜条件］
電圧：８ｋＶ
蒸着速度：２．０ｎｍ／秒
蒸着チャンバーの酸素分圧：２×１０-2Ｐａ
基板温度：２００℃
硼珪酸ガラス基板の上に、電子ビーム蒸着法を用いて下記の成膜条件により、厚さ１０００ｎｍの酸化マグネシウム膜を形成して、透明積層体を得た。得られた透明積層体の酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンを測定した。その結果を、図５に示す。この図５の結果から、電子ビーム蒸着法により得られた酸化マグネシウム膜は、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きいことが分かる。
［成膜条件］
電圧：８ｋＶ
蒸着速度：２．０ｎｍ／秒
蒸着チャンバーの酸素分圧：２×１０-2Ｐａ
基板温度：２００℃
１ 円筒体
２ フィルターホルダー
３ 円筒部
４ フィルター支持台
５ 底部
６ 取出口
７ フィルター支持板
８ フィルター
９ Ｏリング
１０ 蓋
１１ 気体導入口
１２ バルブ
１３ 気体供給管
１４ Ｏリング
１５ 分散液回収容器
２ フィルターホルダー
３ 円筒部
４ フィルター支持台
５ 底部
６ 取出口
７ フィルター支持板
８ フィルター
９ Ｏリング
１０ 蓋
１１ 気体導入口
１２ バルブ
１３ 気体供給管
１４ Ｏリング
１５ 分散液回収容器
Claims (7)
- 分散媒体中に、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウムそして炭酸カルシウムからなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の微粒子が分散された分散液であって、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍを超えることがなく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子を１％以上含有することがないアルカリ土類金属化合物微粒子分散液。
- アルカリ土類金属化合物微粒子が酸化マグネシウム微粒子である請求項１に記載のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液。
- 分散媒体中に、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウムそして炭酸カルシウムからなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の粒子が分散されたアルカリ土類金属化合物粒子分散液であって、動的光散乱法により測定される粒度分布において、Ｄ95が２００ｎｍよりも大きく、粒子径が５００ｎｍ以上の粒子の含有量が１％を超えるアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を、平均粒子径が０．０１〜０．５０ｍｍのビーズが充填された充填層を通過させる工程を含む請求項１に記載のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液の製造方法。
- 酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウムそして炭酸カルシウムからなる群より選ばれるアルカリ土類金属化合物の微粒子の分散液を、加圧下にて充填層を通過させる請求項３に記載のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液の製造方法。
- 請求項１に記載のアルカリ土類金属化合物微粒子分散液を基板の上に塗布し、乾燥することによって得られたアルカリ土類金属化合物膜。
- アルカリ土類金属化合物微粒子分散液が酸化マグネシウム微粒子の分散液であって、得られたアルカリ土類金属化合物膜が酸化マグネシウム膜である請求項５に記載のアルカリ土類金属化合物膜。
- 透明基板と、該透明基板の上に形成された酸化マグネシウム膜とを含む透明積層体であって、酸化マグネシウム膜が酸化マグネシウム微粒子の膜状集合体であり、Ｘ線回折法により得られる酸化マグネシウム膜のＸ線回折パターンにおいて、酸化マグネシウムの（２００）面に起因するＸ線回折線のピーク強度が、酸化マグネシウムの（１１１）面に起因するＸ線回折線のピーク強度よりも大きく、かつ４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜の表面に照射したときの透明積層体の光透過率が、４８０〜８００ｎｍの波長範囲の光を酸化マグネシウム膜が形成される前の透明基板の表面に照射したときの透明基板の光透過率よりも高い透明積層体。
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|---|---|---|---|
| JP2013138239A JP6340171B2 (ja) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | アルカリ土類金属化合物微粒子分散液及びその製造方法 |
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| JP2015010025A JP2015010025A (ja) | 2015-01-19 |
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| JP2013138239A Active JP6340171B2 (ja) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | アルカリ土類金属化合物微粒子分散液及びその製造方法 |
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| KR100785561B1 (ko) * | 2004-04-16 | 2007-12-13 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 산화칼슘 분산액 및 이의 제조 방법 |
| JP2006124264A (ja) * | 2004-04-16 | 2006-05-18 | Showa Denko Kk | 酸化カルシウム分散液およびその製造方法 |
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