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JP3488419B2 - 一酸化けい素蒸着材料の製造方法 - Google Patents

一酸化けい素蒸着材料の製造方法

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JP3488419B2
JP3488419B2 JP2000262572A JP2000262572A JP3488419B2 JP 3488419 B2 JP3488419 B2 JP 3488419B2 JP 2000262572 A JP2000262572 A JP 2000262572A JP 2000262572 A JP2000262572 A JP 2000262572A JP 3488419 B2 JP3488419 B2 JP 3488419B2
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和雄 西岡
信吾 木崎
忠司 小笠原
誠 藤田
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住友チタニウム株式会社
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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を高い
反応率で効率良く製造する方法に関する。
【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、従来の方法で作られる一酸化けい
素蒸着材料は、いずれも真空蒸着時の反応率が80%程
度以下で、効率良く製造することができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
一酸化けい素蒸着材料の製造方法では、低い反応率でし
か製造できなかった。本発明者らは、従来の一酸化けい
素蒸着材料の製造時に見られる問題点を解決するため種
々実験・研究の結果、従来から原料として使用されてい
る粒径が50〜200μmの金属けい素粉末と二酸化け
い素粉末を使って実験を重ねるうちに、反応効率に原料
の粒度や混合割合が大きく影響することを知った。
【0009】この出願の発明は、上記知見に基づいて、
真空蒸着法により、金属けい素粉末と二酸化けい素粉末
を原料として、一酸化けい素蒸着材料を高い反応率で効
率よく製造し得る製造方法を提供するものである。
【0010】
【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、
一酸化けい素蒸着材料を真空蒸着法により製造する際に
高品質の蒸着材料を高い反応率で効率良く得るには、平
均粒度を一定の範囲のものにするか、または混合する金
属けい素粉末と二酸化けい素粉末のモル比(二酸化けい
素/金属けい素)を一定の範囲に制限することが必要な
ことを知見した。この出願の発明は、これらの知見に基
づいて、次のとおり完成したものである。
【0011】金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の混合
物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることにより気
体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体に析出
させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、金属け
い素粉末と二酸化けい素粉末の平均粒度がいずれも1μ
m〜4×101μmの範囲のものを使用することを特徴
とする一酸化けい素蒸着材料の製造方法であ。
【0012】金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の混合
物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることにより気
体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体に析出
させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、金属け
い素粉末と二酸化けい素粉末のモル比(二酸化けい素/
金属けい素)が0.90〜0.99の範囲のものを使用
することを特徴とする一酸化けい素蒸着材料の製造方法
である。
【0013】更に、金属けい素粉末と二酸化けい素粉末
の混合物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることに
より気体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体
に析出させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、
金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の平均粒度がいずれ
も1μm〜4×101μmの範囲で、かつ金属けい素粉
末と二酸化けい素粉末のモル比(二酸化けい素/金属け
い素)が0.90〜0.99の範囲のものを使用するこ
とを特徴とする一酸化けい素蒸着材料の製造方法であ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】金属けい素粉末と二酸化けい素粉
末との混合物を加熱して昇華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
で真空蒸着法により、一酸化けい素蒸着材料を製造す
る。
【0015】この際、原料の金属けい素粉末と二酸化け
い素粉末は、いずれも平均粒度が1μm〜4×101μ
mの範囲のものを使用する。このように、原料粉末の平
均粒度を上記のように限定したのは次の理由による。
【0016】すなわち、原料粉末の粒径は、小さいほど
反応速度が速くなるが、平均粒度が1μm未満のものを
使用した場合には、析出基体上に析出する一酸化けい素
蒸着材料の中に、未反応の金属けい素粉末と二酸化けい
素粉末の一部が混入することがある。これは、原料室で
の反応中のスプラッシュにより発生する未反応微粉が、
反応により生成した気体一酸化けい素のガス流れに乗
り、析出基体まで運ばれるためである。
【0017】平均粒度が4×101μmを超えると、粒
径が大きすぎるため、金属けい素粉末と二酸化けい素粉
末との接触面積が小さくなる。反応室での金属けい素と
二酸化けい素との反応は固相反応であるため、前記接触
面積が反応速度を左右する。したがって、接触面積が小
さければ、反応速度が遅くなり、単位時間当たりの析出
量が減少する。
【0018】また、原料の金属けい素粉末と二酸化けい
素粉末の混合割合は、モル比(二酸化けい素/金属けい
素)で0.90〜0.99の範囲とする。このように、
原料混合物の混合割合を上記のように限定したのは次の
理由による。
【0019】従来、原料の金属けい素粉末と二酸化けい
素粉末の混合割合は、SiOの化学式から考えて、モル
比(二酸化けい素/金属けい素)1.0で実施してい
た。しかし、造粒体を作る際に、金属けい素粉末の表面
に酸化膜が形成されるため、造粒体中の酸素濃度が高く
なる。そのため、混合割合をモル比1.0より小さくす
ることが望ましい。本発明者らは実験の結果モル比を
0.90〜0.99とすることにより、原料中のSiと
Oの比を1:1に近づけることができる。
【0020】なお、造粒体は、平均粒径が1mm未満で
小さすぎると、原料室中のガス流通が悪くなるため、反
応開始時に原料室の原料中心部分の温度上昇が極めて遅
く、反応時間が長くなり生産性が低い。逆に平均粒径が
30mmを超えると大きすぎて、造粒時間、乾燥時間が
長くなる上、取扱い時に造粒帯の割れが発生しやすい。
従って、造粒帯の平均粒径は1〜30mmの範囲内にあ
ることが望ましい。
【0021】
【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、本発明を実施するための製造装置の一例であ
る。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。
【0022】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。
【0023】また、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。
【0024】図1に示す製造装置において、原料容器4
に金属けい素粉末と二酸化けい素粉末との混合造粒原料
8を詰め、真空中で加熱し反応により一酸化けい素を昇
華させる。発生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に蒸着して9
析出一酸化けい素が形成される。
【0025】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。金属けい素粉
末は、半導体用シリコンウエハーを機械的に破砕したS
i粉末と市販の二酸化けい素粉末を種々の割合で配合
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、真空中(真空度:1×10-3Pa)で室温から1
250〜1350℃に昇温し、加熱・反応させ昇華した
気体一酸化けい素を、析出基体6に蒸着させて析出一酸
化けい素9の蒸着材料を得た。なお、金属けい素粉末と
二酸化けい素粉末の平均粒度は比較例を含めて8×10
-1〜5×101の範囲で変え、また混合割合のモル比は
0.86〜1.0の範囲で種々と配合した。
【0026】上記原料の金属けい素と二酸化けい素の粉
砕は、ボールミルなどで行うが、粉砕後に篩で平均粒径
を揃えておく。また、例えばボールミルによる粉砕時間
と平均粒径の関係を予め測定しておけば、粉砕時間によ
る管理で所要の平均粒径をうることができる。
【0027】得た一酸化けい素蒸着材料中の未反応のS
i及びSiO2の存在については、X線回析でピークが
存在するかどうかで判断できるが、調べた結果平均粒径
が1μm以上ではSi及びSiO2のX線でピークはほ
とんどなく、5μm以上では全くなかった。また、原料
粉末の粒径は、堀場レーザ解析散乱式粒度分布測定装置
LA−700(商品名)を使って測定した。これらの試
験結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1の試験結果より、本発明の実施による
ものは、反応率は全て90%以上あり、比較例の試料N
O.10、11に比べ高いことがわかる。殊に原料の粒
径とモル比の両方条件を備えた本発明試料NO.7〜9
の反応率は格段に高い。
【0030】
【発明の効果】この発明の実施によれば、原料の粒度と
混合割合のいずれか一方または両方の条件を備えるだけ
で、高品質の一酸化けい素蒸着材料を効率良く製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施に用いた真空蒸着法による製造
装置の概略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 混合原料 9 析出一酸化けい素
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の混
    合物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることにより
    気体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体に析
    出させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、金属
    けい素粉末と二酸化けい素粉末の平均粒度がいずれも1
    μm〜4×101μmの範囲のものを使用することを特
    徴とする一酸化けい素蒸着材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の混
    合物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることにより
    気体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体に析
    出させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、金属
    けい素粉末と二酸化けい素粉末との混合割合をモル比
    (二酸化けい素/金属けい素)で0.90〜0.99の
    範囲とすることを特徴とする一酸化けい素蒸着材料の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 金属けい素粉末と二酸化けい素粉末の混
    合物を造粒し、その造粒体を加熱昇華させることにより
    気体一酸化けい素を発生させ、その気体を析出基体に析
    出させて蒸着用一酸化けい素材料を製造する際に、金属
    けい素粉末と二酸化けい素粉末の平均粒度がいずれも1
    μm〜4×101μmの範囲で、かつ金属けい素粉末と
    二酸化けい素粉末との混合割合がモル比(二酸化けい素
    /金属けい素)で0.90〜0.99の範囲のものを使
    用す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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