TWI579237B - 經精製的活性矽酸液及二氧化矽溶膠之製造方法 - Google Patents

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Description

經精製的活性矽酸液及二氧化矽溶膠之製造方法
本發明係有關一種平板狀微小粒子之異物存在量經減低的活性矽酸液之製造方法，其次，係有關使用該異物經減低的活性矽酸液之二氧化矽溶膠的製造方法。
近年來，為增加記憶磁碟之記錄密度時，使磁頭之浮出厚度變得極低，形成10nm以下。磁碟基板之製造步驟，係以沒有使用表面研磨步驟的方式，藉由含有膠體二氧化矽之研磨劑等進行表面研磨。
研磨劑除要求表面平滑性(例如表面粗糙度[Ra]及扭轉性[Wa])良好外，企求不會引起擦傷、凹凸等之表面缺陷。
作為研磨劑之原料所使用的二氧化矽膠溶膠之原料的矽酸鹼水溶液，以往係在將原料玻璃屑加熱熔融後之粗矽酸鹼水溶液中加入矽藻土等之過濾助劑，進行過濾、精製。另外，製得實質上不存在1nm以上大小之粒子的矽酸鹼水溶液之方法，揭示有預先將矽酸鹼水溶液之黏度調 整為1mPa‧s~50mPa‧s，且使該物通過分化分子量15000以下之超過濾膜之方法(專利文獻1)。
此外，於半導體領域中亦伴隨電路之高積體化、運作頻率之高速化，進行配線之微細化。於半導體裝置之製造步驟中，亦企求圖案形成面更為平滑化。
此等磁碟基板或半導體基板之平坦化步驟，於藉由含有膠體二氧化矽之研磨劑進行研磨步驟後，繼續藉由洗淨砥粒之膠體二氧化矽及微小的粒子予以除去。
洗淨處理係使用酸性或鹼性藥品之水溶液。酸性藥品例如氟化氫酸、氟化銨、一氫二氟化銨、硼氟化氫酸等之含氟離子之化合物、硫酸、硝酸、鹽酸、醋酸、檸檬酸、蘋果酸、草酸、過氯酸等。鹼性藥品例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鉀、銨鹽、胺類等。而且，亦可在此等之酸性或鹼性藥品中添加烷基苯磺酸鈉、聚氧化乙烯烷醚硫酸鹽、二辛基磺基琥珀酸鹽等之界面活性劑或三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、沸石、乙二胺四醋酸鈉等之螯合劑等作為成分予以進行。
上述研磨劑所使用的膠體二氧化矽，由於為球狀或約為球狀，可藉由習知進行的洗淨方法予以除去，惟最近判斷以習知的洗淨方法無法容易地除去存在的平板狀微小粒子。
〔習知技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2001-294420號公報
本發明人等藉由掃描型電子顯微鏡觀察該平板狀微小粒子，確認一邊長度為2μm~4.0μm、厚度為1nm~100nm之平板狀粒子，其次，推測該平板狀微小粒子來自作為研磨劑之原料所使用的二氧化矽溶膠者。
藉由超過濾而沒有1nm以上大小之粒子存在的專利文獻1記載的方法，會有過濾速度顯著變慢，無法進行大量生產的問題。
本發明之目的係提供一種可製造一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量經減低的二氧化矽溶膠之方法，因此，有關使二氧化矽溶膠之原料的矽酸鹼水溶液藉由陽離子交換除去鹼成分所得的活性矽酸液，係以提供減低其中所含的平板狀微小粒子之存在量的方法，特別是量產化的方法為課題。
本發明人等再三深入研究檢討的結果，發現使矽酸鹼水溶液藉由陽離子交換，除去鹼成分而製得活性矽酸液，以特定的條件進行過濾，可解決課題。
換言之，第1點係一種經精製的活性矽酸液之製造方法，其特徵為使二氧化矽濃度調整為0.5質量%~10.0質量%之矽酸鹼水溶液藉由陽離子交換除去鹼成分，調製活性矽酸液，將該活性矽酸液以1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上的過濾器予以過濾，且滿足下述條件(1)： (1)依照下述測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
測定方法A：使二氧化矽濃度4質量%且使在25℃之被觀察液30ml通過的絕對孔徑0.4μm之薄膜型過濾器(過濾面積4.90cm2)以掃描型電子顯微鏡擴大至5000倍進行觀察時，以縱15μm、橫20μm之長方形的觀察區域作為1個區域，於該1個區域內存在1個以上之上述平板狀微小粒子時為1計量，其次，有關觀察區域沒有互相重疊的100個區域之總計，決定是否有該計量，且以所得的計量總數作為該平板狀微小粒子之存在量(%)。
第2點係如第1點記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為60%以上。
第3點係如第1點記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為70%以上。
第4點係如第1項記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為80%以上。
第5點係如第1項記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為90%以上。
第6點係如第1~5項中任一項記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述過濾器為選自由薄膜型過濾器、褶疊型過濾器、深層型過濾器、捲紗型過濾器、表面型過濾器、輥型過濾器、深層褶疊型過濾器、及含矽藻土型過濾器所成群的至少1種。
第7點係如第1~5點中任一項記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述過濾器為絕對孔徑0.3μm~3.0μm之薄膜型過濾器。
第8點係如第1~7點中任一項記載之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述矽酸鹼水溶液之鹼成分為選自由鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子及銫離子所成群的至少1種。
第9點係有關一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如第1~8點中任一項記載之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件(2)：(2)依照如第1點記載之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
第10點係如第9點記載之二氧化矽溶膠之製造方法，其中前述鹼性水溶液之鹼成分係選自由鹼金屬離子、銨離子、胺及四級銨離子所成群的至少1種。
添加過濾助劑進行過濾精製之習知方法，無法減低一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子，使用通過陽離子交換樹脂所得的活性矽酸液時，雖有無法充分減低前述粒子之問題，惟本發明之方法可解決該問題。
換言之，本發明之活性矽酸液的製造方法，藉由習知進行的矽酸鹼水溶液之過濾及使陽離子交換樹脂予以通液，可有效地除去所殘留的前述之一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子。因此，使用藉由本發明所得的活性矽酸液製造的二氧化矽溶膠與習知的二氧化矽溶膠相比時，前述粒子被減低。
此外，使用該平板狀粒子之存在量經減低的二氧化矽溶膠之研磨劑於磁碟基板或半導體基板之平坦化步驟中使用時，於洗淨步驟後前述粒子沒有殘留或幾乎完全沒有殘留於此等基板上。
〔為實施發明之形態〕
藉由本發明之方法，不僅可有效地除去平板狀粒子，形成與平板狀相同形狀的粒子，例如亦可有效地除去不具周邊為直線邊之板狀粒子(周邊帶有圓形的板狀粒子)、或在部分的粒子表面上形成突出部之板狀粒子等。
藉由本發明有效地除去的粒子，係一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子。
本發明所使用的矽酸鹼水溶液，不受其SiO2/M2O之莫耳比(M係表示鹼金屬元素)所限制，可使用市售的矽酸鹼水溶液，惟一般而言SiO2/M2O之莫耳比為2~4。
矽酸鹼水溶液之鹼成分為鹼金屬離子，係選自由鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子及銫離子所成群的至少1種。其中，鈉離子、鉀離子、鋰離子之矽酸鹼水溶液為市 售品，可低價取得。矽酸鈉水溶液最為廣泛使用者，為較佳者。市售的矽酸鈉水溶液之二氧化矽濃度為19質量%~38質量%。
本發明以測定方法A測得的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%之活性矽酸液的製造方法，係先使用矽酸鹼水溶液，調整二氧化矽濃度為0.5質量%~10.0質量%。然後，使經濃度調整得矽酸鹼水溶液藉由陽離子交換除去鹼成分，調製活性矽酸液，使該活性矽酸液藉由1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上之過濾器予以過濾。此處，活性矽酸液為矽酸及粒子直徑未達3nm之矽酸的聚合物共存之水溶液。
使矽酸鹼水溶液進行陽離子交換，製得活性矽酸液的方法，可採用習知一般的方法。例如，採用於二氧化矽濃度0.5質量%~10.0質量%(較佳者為2.0質量%~5.0質量%)之矽酸鹼水溶液中投入氫型陽離子交換樹脂(例如Amberlite(註冊商標)120B：Dow‧Chemical公司製)，且於該水溶液之pH值為酸性(較佳之pH值為2~4)時，分離陽離子交換樹脂的方法；填充於填充有氫型陽離子交換樹脂之柱中，且通過二氧化矽濃度0.5質量%~10質量%(較佳者為2.0質量%~5.0質量%)之矽酸鹼水溶液的方法。離子交換的矽酸鹼水溶液之二氧化矽濃度，係選自0.1質量%~10.0質量%之範圍，惟所得的活性矽酸液之安定性在良好的範圍內，二氧化矽濃度為0.1質量% 以上，較佳者為2.0質量%以上，更佳者為3.0質量%以上，較佳者為5.0質量%以下。
有關於本發明中使用的過濾器，係1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上。而且，以前述除去率為60%以上較佳，以70%以上更佳，以80%以上尤佳，以90%以上最佳。此處，1次粒子直徑1.0μm以上之粒子除去率，係由過濾直徑1.0μm之單分散聚苯乙烯乳膠粒子之水分散液時的過濾前後的該乳膠粒子之個數所求得。直徑1.0μm之單分散聚苯乙烯乳膠粒子，例如使用JSR股份有限公司製STANDEX-SC-103-S、Thermo Fisher Scientific公司製標準粒子4009A等。
於本發明中使用的過濾器之材質，係選自由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、纖維素乙酸酯、纖維素‧環氧樹脂、玻璃纖維‧丙烯酸樹脂、棉、聚碸、耐龍、聚醚碸、及聚碳酸酯所成群之至少一種，此等可單獨或複合或重複組合使用。
而且，以此等材料製作過濾器時，可使用在過濾器中組入矽藻土、二氧化矽、氧化鋁、沸石與二氧化矽‧氧化鋁之混合物等的過濾助劑者。前述組入有過濾助劑之過濾器，除可有效地除去膠體狀懸浮物質外，具有吸附沉澱之原因物質的有機脂肪酸或聚苯酚類等之效果，且亦可有效地捕捉次微米粒子之微粒子。
於本發明中使用的過濾器，係藉由其製作方法分類為薄膜型過濾器(多孔質膜過濾器)、褶疊型過濾器(經褶 紋加工的過濾器)、深層型過濾器(不僅在濾材表面、且在濾材內部捕捉固體粒子之過濾器)、輥型過濾器(捲成輥型之過濾器)、捲紗型過濾器(捲紗型)、表面型過濾器(不僅在過濾器表面捕捉粒子狀物質，且主要在過濾器之一側面上捕捉的型式之過濾器)、含矽藻土型過濾器(使用配合有矽藻土之濾材的過濾器)、深層褶疊型過濾器(不僅在濾材表面、且在濾材內部補捉固體粒子之經褶紋加工的過濾器)等。本發明使用的過濾器之製造方法沒有特別的限制，可採用上述方法中之任一種，其中以薄膜型過濾器具有精密過濾的效果，特別是絕對孔徑0.3μm~3.0μm之薄膜型過濾器，可極為有效地除去一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子。
此等之過濾器，由於可延長使用時間，使用1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率未達50%之過濾器作為前處理過濾器，然後，可以1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上之過濾器進行過濾。
使用前述1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上之過濾器，進行過濾活性矽酸液時之溫度可為常溫，通常為0℃以上50℃以下。
使用前述1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上之過濾器，進行過濾活性矽酸液時之過濾速度，係視活性矽酸液之二氧化矽濃度、黏度及使用的過濾器而不同，惟每1m2所使用的過濾器之過濾面積為13L/分鐘~400L/分鐘。
藉由使用前述1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上之過濾器予以過濾且精製的活性矽酸液中所含的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的測定方法A，如下所述。
(測定方法A)
通過二氧化矽濃度4質量%且25℃之被觀察液30mL的絕對孔徑0.4μm之薄膜型過濾器(過濾面積4.90cm2)以掃描型電子顯微鏡進行擴大至5000倍進行觀察時，以縱15μm、橫20μm之長方形觀察區域為1個區域，且於1個觀察區域內存在1個以上之上述平板狀微小粒子時作為1個計量，然後，有關觀察區域沒有互相重疊的100個區域來決定是否有該計量，以所得的計量總數作為該平板狀微小粒子之存在量(%)。前述薄膜型過濾器，例如可使用聚碳酸酯製者，例如可使用過濾面積4.90cm2、直徑25mm者。例如可使用日本Millipore(股)公司製Isopore HTTP-02500。
此時，前述被觀察液係藉由1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為50%以上的過濾器予以過濾的活性矽酸液。
藉由以本發明方法過濾活性矽酸液，於測定方法A中，可得一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%之經精製的活性矽酸液。
而且，本發明之二氧化矽溶膠的製造方法，其特徵為 將前述之1次粒子直徑1.0μm之粒子的除去率為50%以上之過濾器予以過濾所得、於測定方法A中一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%之經精製的活性矽酸液在鹼性水溶液中聚合，且滿足下述條件(2)：(2)依照上述測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的粒子存在量為0%~30%。此時，被觀察液為前述二氧化矽溶膠。
藉由本發明方法所得的活性矽酸液，添加於鹼性水溶液中予以加熱，使活性矽酸聚合。藉由該活性矽酸之聚合，生成膠體二氧化矽粒子，製得二氧化矽溶膠。添加於鹼性水溶液之活性矽酸液的二氧化矽濃度，為0.1質量%~10.0質量%之範圍，為0.1質量%以上、較佳者為2.0質量%以上、更佳者為3.0質量%以上，較佳者為5.0質量%以下。
前述鹼性水溶液之鹼成分，係選自鹼金屬離子、銨離子、胺及四級銨離子所成群之至少1種。
鹼金屬離子以鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子、銫離子等，以鈉離子、鉀離子較佳。
胺以水溶性胺較佳，例如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N-(β-胺基甲基)乙醇胺、N-甲基乙醇胺、單丙醇胺、嗎啉等。
四級銨鹽離子如四乙醇銨離子、單甲基三乙醇銨離 子、四甲基銨離子等。
所添加的活性矽酸液與鹼性水溶液之適當量的比例，可藉由所添加的活性矽酸液全量中的二氧化矽莫耳數與鹼性水溶液中之鹼成分的莫耳數之比例予以記述，二氧化矽莫耳數/鹼成分莫耳數之比例以25~100之範圍較佳。
前述活性矽酸聚合時之鹼水溶液的溫度，可選自20℃~300℃之範圍。聚合時之溫度愈低時，所得的膠體二氧化矽粒子之粒子直徑變得愈小；愈高時，所得的膠體二氧化矽之粒子直徑變得愈大。所得的膠體二氧化矽粒子之粒子直徑，係視活性矽酸之聚合條件而不同，以透過型電子顯微鏡觀察的一次粒子直徑為3nm~1000nm之範圍。
含有藉由活性矽酸聚合所得的膠體二氧化矽粒子之稀薄二氧化矽溶膠，可藉由蒸發濃縮法、超過濾法之習知方法進行濃縮。二氧化矽溶膠之濃縮，通常可進行至二氧化矽濃度約50質量%為止。
〔實施例〕 (1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率的測定方法)
有關使用的過濾器，藉由1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率係藉由下述之方法進行測定。準備在純水5000ml中分散有直徑1.0μm之單分散聚苯乙烯乳膠粒子(JSR公司製、STAD EX SC-103-S)0.5ml的水分散液，且於液中使用Particle Sensor KS-42C(Rion股份有限公司製)， 測定1次粒子直徑1.0μm之粒子數(a)。而且，測定前述水分散液中使用的純水之粒子數(b)，作為對照用1。以使用的過濾器過濾前述水分散液，且測定過濾後水分散液中之1次粒子直徑1.0μm的粒子數(c)。此外，使用的過濾器僅預先過濾純水，測定經過濾的純水中之粒子數(d)，作為對照用2。使用的過濾器之1次粒子直徑1.0μm的除去率，由下述式(I)求得。
式(I).........除去率(%)=[1-[(c-d)/(a-b)]]×100
[測定方法A]
使用掃描型電子顯微鏡擴大至5000倍觀察通過有二氧化矽濃度4質量%且25℃之被觀察液30ml的絕對孔徑0.4μm之聚碳酸酯製薄膜型過濾器(日本Millipore(股)公司製Isopore HTTP-02500、過濾面積4.90cm2、直徑25mm)時，以縱15μm、橫20μm之長方形觀察區域作為1個觀察區域，且以於該1個觀察區域中存在1個以上之一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子作為1計量，然後，有關觀察區域互相沒有重疊的100個觀察區域之總數，決定是否有該計量數，所得的計量總數為該平板狀微小粒子之存在量(%)。
實施例1
在1000g市售的矽酸鈉水溶液(JIS 3號、SiO2 29.3質量%、Na2O 9.5質量%)中添加6325g純水予以稀釋。 經稀釋的矽酸鈉水溶液，係具有SiO2 4.0質量%、Na2O 1.3質量%、比重1.038之物性。該矽酸鈉水溶液以2500g/小時之速度流通於填充有500mL之陽離子交換樹脂(Amberlite(註冊商標)120B：Dow‧Chemical公司製)的離子交換塔中，製得約7200g之活性矽酸液。以所得的活性矽酸液之測定條件A進行測定時，以掃描型電子顯微鏡觀察一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為73%。有關該活性矽酸液，係使用1條混抄有玻璃纖維與矽藻土之聚丙烯不織布的標稱孔徑0.5μm之褶疊型過濾器(Roki Techno公司製PEH-005：1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為99.9%、過濾面積0.2m2、過濾器全長250mm)，以流量3L/分鐘進行過濾。過濾後之活性矽酸液以測定方法A測定的結果，前述平板狀微小粒子之存在量為1%。
實施例2
除過濾時所使用的過濾器，係使用1條聚丙烯不織布的標稱孔徑0.5μm之深層型過濾器(Roki Techno公司製SL-005：1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為90%、過濾面積0.3m2、過濾器全長250mm)，流量為3L/分鐘外，與實施例1相同地進行SiO2 4.0質量%之活性矽酸液約7200g進行過濾。過濾後之活性矽酸液以測定方法A進行測定的結果，前述平板狀微小粒子之存在量為17%。
參考例1
在1000g市售的矽酸鈉水溶液(JIS 3號、SiO2 29.3質量%、Na2O 9.5質量%)中添加6325g純水，予以稀釋。經稀釋的矽酸鈉水溶液，係具有SiO2 4.0質量%、Na2O 1.3質量%、比重1.038之物性。該矽酸鈉水溶液以2500g/小時之速度流通於填充有500mL之陽離子交換樹脂(Amberlite(註冊商標)120B：Dow‧Chemical公司製)的離子交換塔中，製得約7200g之活性矽酸液。以所得的活性矽酸液之測定條件A進行測定時，以掃描型電子顯微鏡觀察一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為75%。有關該活性矽酸液，係使用1條聚醚碸製之絕對孔徑0.45μm之薄膜型過濾器(Roki Techno公司製CES-005：1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為100%、過濾面積0.75m2、過濾器全長250mm)，以流量3L/分鐘進行過濾。過濾後之活性矽酸液以測定方法A進行測定的結果，前述平板狀微小粒子之存在量為4%。
實施例4
在容積3L之玻璃製分離燒瓶中添加32質量% NaOH水溶液4.55g與純水379g，進行攪拌且加熱至85℃。於該經加熱的NaOH水溶液中以430g/分鐘之速度添加實施例1所得的過濾後之活性矽酸液723g後，將液溫提高至100℃，再以430g/分鐘之速度添加前述實施例1所得的過 濾後之活性矽酸液1879。於添加完成後，液溫保持於100℃且繼續攪拌6小時。於加熱完成後，予以冷卻，以分化分子量50000之超過濾膜進行濃縮，製得二氧化矽溶膠。該二氧化矽溶膠之物性，係比重1.212、pH值10.0、黏度3.0、二氧化矽濃度30.6重量%、藉由透過型電子顯微鏡觀察時，一次粒子直徑為10nm~40nm。使所得的二氧化矽溶膠以測定方法A進行測定時，前述平板狀微小粒子之存在量為1%。
比較例1
在1000g市售的矽酸鈉水溶液(JIS 3號、SiO2 29.3質量%、Na2O 9.5質量%)中添加6325g純水予以稀釋。經稀釋的矽酸鈉水溶液，係具有SiO2 4.0質量%、Na2O 1.3質量%、比重1.038之物性。使所得的矽酸鈉水溶液4000g以2500g/小時之速度流通於填充有500mL之陽離子交換樹脂(Amberlite(註冊商標)120B：Dow‧Chemical公司製)的離子交換塔中，製得活性矽酸液。所得的活性矽酸液，係比重1.020、pH值2.88、SiO2 3.55質量%之無色透明液體。該活性矽酸液中所含的以測定方法A進行測定時，前述平板狀微小粒子的存在量為78%。除使用該活性矽酸液外，以與實施例4記載的方法製造二氧化矽溶膠。該二氧化矽溶膠之物性，係比重1.212、pH值9.9、黏度4.6、二氧化矽濃度30.5重量%、藉由透過型電子顯微鏡觀察時一次粒子直徑為10nm~40nm。使所得的二氧 化矽溶膠以測定方法A進行測定時，前述平板狀微小粒子之存在量為80%。
比較例2
過濾活性矽酸液時使用的過濾器，除使用1條聚丙烯不織布的標稱孔徑20μm之深層型過濾器(Roki Techno公司製SL-200：1次粒子直徑1.0μm之粒子除去率為20%、過濾面積0.3m2、過濾器全長250mm)外，與實施例1相同地，過濾後之活性矽酸液以測定方法A進行測定的結果，前述平板狀微小粒子之存在量為70%。除使用該活性矽酸液以外，以實施例4記載的方法製造二氧化矽溶膠。該二氧化矽溶膠之物性係比重1.211、pH值10.0、黏度4.0、二氧化矽濃度30.4重量%、藉由透過型電子顯微鏡觀察時一次粒子直徑為10nm~40nm。使所得的二氧化矽溶膠以測定方法A進行測定時，前述平板狀微小粒子之存在量為75%。
比較例3
使藉由與實施例1相同的方法所得的活性矽酸液使用分化分子量10000之聚碸製超過濾膜(過濾面積45cm2、直徑76mm)進行過濾。過濾之最初5分鐘的平均流量，以每1m2過濾面積為0.5L/分鐘。另外，自開始過濾至100分鐘後之過濾速度，係每1m2降低0.2L/分鐘。
〔產業上之利用價值〕
以本發明所得的活性矽酸液為原料所製造的二氧化矽溶膠，由於平板狀微小粒子很少，故於金屬、合金、玻璃等之基材的表面加工時，不會殘留微小的異物，可防止因異物而導致配線不良、表面粗糙等之缺陷，且可利用於製造表面精度高的基板。

Claims (17)

  1. 一種經精製的活性矽酸液之製造方法，其特徵為使二氧化矽濃度調整為0.5質量%~10.0質量%之矽酸鹼水溶液藉由陽離子交換除去鹼成分，調製活性矽酸液，將該活性矽酸液以1次粒子直徑1.0μm之粒子的除去率為50%以上，且具有過濾面積每1m2為13L/分鐘~400L/分鐘之過濾速度之過濾器予以過濾，且滿足下述條件(1)：(1)依照下述測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%，測定方法A：使二氧化矽濃度4質量%且使25℃之被觀察液30ml通過的絕對孔徑0.4μm之薄膜型過濾器(過濾面積4.90cm2)以掃描型電子顯微鏡擴大至5000倍進行觀察時，以縱15μm、橫20μm之長方形的觀察範圍作為1個區域，於該1個區域內存在1個以上之上述平板狀微小粒子時為1計量，其次，有關區域內沒有互相重疊的100個區域之總計，決定是否有該計量，且以所得的計量總數作為該平板狀微小粒子之存在量(%)。
  2. 如申請專利範圍第1項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為60%以上。
  3. 如申請專利範圍第1項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為70%以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之經精製的活性矽酸液之 製造方法，其中前述除去率為80%以上。
  5. 如申請專利範圍第1項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述除去率為90%以上。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述過濾器為選自由褶疊型過濾器、深層型過濾器、捲紗型過濾器、表面型過濾器、輥型過濾器、深層褶疊型過濾器、及含矽藻土型過濾器所成群的至少1種。
  7. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述矽酸鹼水溶液之鹼成分為選自由鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子及銫離子所成群的至少1種。
  8. 如申請專利範圍第6項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述矽酸鹼水溶液之鹼成分為選自由鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子及銫離子所成群的至少1種。
  9. 如申請專利範圍第6項之經精製的活性矽酸液之製造方法，其中前述矽酸鹼水溶液之鹼成分為選自由鈉離子、鉀離子、鋰離子、銣離子及銫離子所成群的至少1種。
  10. 一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如申請專利範圍第1~5項中任一項之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件(2)： (2)依照如申請專利範圍第1項之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
  11. 一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如申請專利範圍第6項之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件(2)：(2)依照如申請專利範圍第1項之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
  12. 一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如申請專利範圍第1項之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件(2)：(2)依照如申請專利範圍第1項之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
  13. 一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如申請專利範圍第7項之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件(2)：(2)依照如申請專利範圍第1項之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
  14. 一種二氧化矽溶膠之製造方法，其特徵為在鹼性水溶液中添加如申請專利範圍第8項或第9項之經精製的活性矽酸液進行加熱，使活性矽酸聚合，且滿足下述條件 (2)：(2)依照如申請專利範圍第1項之測定方法A所計算的一邊長度為0.2~4.0μm、厚度為1~100nm之平板狀微小粒子的存在量為0%~30%。
  15. 如申請專利範圍第10項之二氧化矽溶膠之製造方法，其中前述鹼性水溶液之鹼成分係選自由鹼金屬離子、銨離子、胺及四級銨離子所成群的至少1種。
  16. 如申請專利範圍第11~13項中任一項之二氧化矽溶膠之製造方法，其中前述鹼性水溶液之鹼成分係選自由鹼金屬離子、銨離子、胺及四級銨離子所成群的至少1種。
  17. 如申請專利範圍第14項之二氧化矽溶膠之製造方法，其中前述鹼性水溶液之鹼成分係選自由鹼金屬離子、銨離子、胺及四級銨離子所成群的至少1種。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103764563A (zh) 2011-09-05 2014-04-30 日产化学工业株式会社 被纯化了的碱金属硅酸盐水溶液和硅溶胶的制造方法
JP2014213313A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 独立行政法人日本原子力研究開発機構 濾過用基布
JP7066480B2 (ja) * 2018-03-29 2022-05-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 砥粒分散液、研磨用組成物キットおよび磁気ディスク基板の研磨方法
CN115888975A (zh) * 2021-09-30 2023-04-04 深圳市考拉生态科技有限公司 二次钨尾矿提纯石英的制备方法与设备
WO2024043115A1 (ja) * 2022-08-24 2024-02-29 学校法人早稲田大学 アモルファスシリカ粒子分散液及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101077946A (zh) * 2006-05-28 2007-11-28 浙江宏达化学制品有限公司 一种二氧化硅磨料的制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61158810A (ja) * 1984-12-28 1986-07-18 Shokubai Kasei Kogyo Kk 高純度シリカゾルの製造法
US5100581A (en) * 1990-02-22 1992-03-31 Nissan Chemical Industries Ltd. Method of preparing high-purity aqueous silica sol
US6132618A (en) 1998-04-16 2000-10-17 Pq Corporation System and method for waking a computer having a plurality of power resources from a system state using a data structure
CN1185164C (zh) * 1998-09-10 2005-01-19 日产化学工业株式会社 念珠状硅溶胶、其制法及喷墨记录介质
JP2001294420A (ja) 2000-04-12 2001-10-23 Nippon Chem Ind Co Ltd 珪酸アルカリ水溶液の精製方法
JP2001294417A (ja) * 2000-04-12 2001-10-23 Nippon Chem Ind Co Ltd コロイダルシリカの製造方法
US6747065B1 (en) * 2000-09-01 2004-06-08 Chemical Products Corporation System and method for producing high purity colloidal silica and potassium hydroxide
JP2006104354A (ja) * 2004-10-06 2006-04-20 Nippon Chem Ind Co Ltd 研磨用組成物、その製造方法及び該研磨用組成物を用いる研磨方法
JP2006136996A (ja) * 2004-10-12 2006-06-01 Kao Corp 研磨液組成物の製造方法
US20100146864A1 (en) * 2005-08-10 2010-06-17 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd Nodular Silica Sol and Method of Producing the Same
JP4907317B2 (ja) * 2006-11-30 2012-03-28 日揮触媒化成株式会社 金平糖状無機酸化物ゾル、その製造方法および前記ゾルを含む研磨剤
JP5155185B2 (ja) * 2006-12-12 2013-02-27 扶桑化学工業株式会社 コロイダルシリカの製造方法
CN101585540B (zh) * 2009-06-25 2011-01-05 福建省漳平市正盛化工有限公司 一种高孔容二氧化硅的制备方法
US20110210081A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Clarcor Inc. Fine fiber liquid particulate filter media
CN103764563A (zh) * 2011-09-05 2014-04-30 日产化学工业株式会社 被纯化了的碱金属硅酸盐水溶液和硅溶胶的制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101077946A (zh) * 2006-05-28 2007-11-28 浙江宏达化学制品有限公司 一种二氧化硅磨料的制备方法

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