JPH0377133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホウケイ酸ガラスの製造法に係わり、
更に詳しくはシリカゾルとケイ酸微粉末とホウ素
含有化合物との混合物より乾燥ゲルを作り、この
乾燥ゲルを焼成しガラスとするホウケイ酸ガラス
の製造法に関する。

昨今の技術進歩により用いられる材料にも非常
にきびしい特性の要求がなされるようになつてき
た。

例えば、耐高温材料、極低膨張材料などの要求
もある。この要求をみたす材料としては石英ガラ
スが有名である。

しかし、この石英ガラスは天然石英を粉砕、洗
浄等の工程をくりかえした後2000℃位の高温で処
理するため非常に高価となる欠点がある。

この石英ガラスの代用品として幾分温度特性は
おとるものの安いという特徴から、バイコールガ
ラスが使用されている。

このバイコールガラスの製造法は次の通りであ
る。

まず、Nb₂Ｏ，B₂O₃，SiO₂の三成分系の低ア
ルカリガラスで成形物を作る。次にこの成形物を
600℃に再加熱してケイ酸とホウ酸ソーダとを分
相させる。続いて濃塩酸で化学的にホウ酸ソーダ
を溶質し、ケイ酸の骨格から成る成形物を形をく
ずさないように加熱して透明ガラス相からなるも
のとする。

このような幾分複雑な工程を経るため石英ガラ
スに比べて幾分安価ではあるが、通常の板ガラス
として使用するには高価である。

一方、最近液晶テレビが注目をあびている。

この液晶テレビの表示体はTFT（薄膜トランジ
スター）よりなるものが多い。

TFTはその使用される半導体材料により、ア
モルフアス(a)−Si形、ポリ(p)−Si形、CdSe形、
InS¹b形、Te形等に区分されるが、これらの中で
も、製作工程が難かしいが、キヤリヤ移動度が大
きく、周辺回路のオン、チツプ化が可能等の利点
を有すｐ−Si形が一番有望である。

しかし、ｐ−Si形TFTはその製作上、基盤と
して、無アルカリ、高耐熱性のガラスを必要とす
る。

耐熱ガラスとしては石英ガラスが一番すぐれて
いるが、高価なため、一段ランクを落としたバイ
コールガラスが検討されている。しかしこのガラ
ス中にはその製造法からもわかるように、必然的
にナトリウム分が残り、致命的欠点となつてい
る。

本発明は石英ガラスやバイコールガラスの有す
欠点のない、ナトリウム含有量が少なく、安価な
耐熱性ガラスの製造法を提供するためになされた
ものである。

次に本発明の概略を述べる。

本発明は基本的にはアルキルシリケートを加水
分解して得たシリカゾルとケイ酸微粉末と酸化ホ
ウ素を原料として作るホウケイ酸ガラスの製造法
である。

今までこれらの原料のうち一成分、又は二成分
を用いた製造法は色々発表されているが、いずれ
も大きなかたまりが得られない、あるいは発泡、
結晶化等の問題があつた。本発明の目的は上記目
的の他にこれらの従来法の欠点を改善することに
ある。

原料のアルキルシリケートとしては任意のアル
キル基を有する化合物を用いることができるが原
料の調達等からみて、メチルシリケート、エチル
シリケート、イソプロピルシリケート等が適当で
ある。

ケイ酸微粉末としては径が50Å〜1000Å位の微
粉末が適当であるが、この微粉末としてはCab−
ｏ−Sil（Cabot社）、Aevosil（Degussa社）、Ｄ，
Ｃ，Silica（Dow−Corning社）等の製品が考えら
れる。

ホウ素含有物としてはホウ酸、酸化ホウ素、ト
リメトキシボロン、トリエトキシボロン、トリプ
ロポキシボロン等が考えられる。

以上の原料を用いた混合法を以下で述べる。

まず適当なアルキルシリケートを水溶液（アル
コールあるいは酸を含んでいてもよく、又はこの
両方を含んでも良い）に加え攪拌、混合し加水分
解を行なう。

加水分解後、この溶液にケイ酸微粉末を攪拌し
ながら加え、充分混合する。次にこの混合物に更
にホウ酸（又は酸化ホウ素）を加え、充分混合す
る。トリエトキシポロン等を用いる場合はアルキ
ルシリケートと共に水溶液中に加えて加水分解し
ても良いし、別に加水分解して、加水分解物をケ
イ酸微粉末混後に加えてもよい。ホウ素の濃度は
最終製品のガラス中に存在する酸化ホウ素換算量
にして１〜４重量パーセントが良い。

尚、攪拌混合時、超音波による攪拌を行なえば
さらに良い。又、最後に、攪拌後、微細化されな
いかたまりを除くため、炉過工程をいれてもよ
い。

このようにして作製したケイ酸微粉末含有混合
物をテフロン、プロピレン等の容器にとり、溶媒
蒸発量を適当に調整できる穴のあいたふたをし、
乾燥器にいれ、乾燥し、乾燥ゲルとする。

次にこの乾燥ゲルを適当な昇温速度で焼成する
ことにより、ホウケイ酸ガラスを得る。

これが本発明のホウケイ酸ガラスの製造法の概
略であるが、更に実施例により、本発明の実施の
態様を詳しく説明する。

実施例 １ エチルシリケート44mlとエタノール5.4mlの混
合溶液を0.1規定塩酸36mlに加え30分間攪拌混合
した。混合後、この溶液を攪拌しながらCab−ｏ
−Sil、８ｇを徐々に加えた。添加後も更にしば
らく攪拌した。攪拌しながら更にホウ酸0.5ｇを
加え充分混合した。充分混合後、この混合物を直
径10cmのテフロンシヤーレにとり、溶媒蒸発量が
調節できるふたをし、乾燥器にいれ、乾燥した。
乾燥条件は室温から60℃まで２日で上げこの温度
で１日放置し、更に90℃まで１日で上げ、90℃で
２日放置する条件であつた。乾燥して出来た乾燥
ゲルを昇温速度180℃で1200℃まで焼成、焼結し
たところ、透明できれいなホウケイ酸ガラスが得
られた。出来たガラスは直径4.5cmあり、その特
性は従来のバイコールガラスとほとんど同じであ
つた。

実施例 ２ 実施例１と同様にして、ホウ酸の代りに酸化ホ
ウ素を0.56ｇを使用して行なつたところ同様な結
果が得られた。

実施例 ３ エチルシリケート44mlとエタノール5.4mlの混
合溶液を0.1規定塩酸36mlに加え30分間攪拌混合
した。混合後、更にトリエトキシボロン1.2gを加
え攪拌した。しばらく攪拌し均一溶液になつたと
ころでCab−ｏ−Sil、８ｇを加え、更に攪拌し
た。最後、超音波により１時間、攪拌混合した。

このようにして得た混合液をプロピレン製プラ
スチツク容器に入れ、乾燥器で蒸発量を制御しな
がら乾燥した。乾燥は、昇温スピード１℃１時間
で90℃まで上げ、90℃で２日間保持の条件で行な
つた。

このようにして得た乾燥ゲルを昇温速度30℃１
時間で1200℃まで焼成、焼結することによりホウ
ケイ酸ガラスを得た。

以上実施例において本発明の実施の態様を説明
したが、この例において、いずれもシリカゾル、
ケイ酸微粉末、ホウ素含有成分を用いている。こ
れらの成分はいずれも重要な役割を担つている。

ケイ酸微粉末は焼成、焼結中、かなりの高温ま
で空孔を残し、焼成、焼結中の割れや、発泡を防
ぐ役割をする。シリカゾルはケイ酸微粉末のつな
ぎの役をし、乾燥ゲル作製中の割れ防止の役割を
する。ホウ素含有成分は、最後酸化ホウ素とな
り、これらの成分を含まないガラスは結晶化しや
すいことから、結晶化を防ぐ役割を担うと思われ
る。

以上のことから本発明は上記実施例のみに限定
されるものではなく、他のケイ酸微粉末を用いる
場合、乾燥ゲルの他の乾燥条件による作り方、他
の焼成、焼結のプログラム、他のアルキルシリケ
ートを用いる場合、他のホウ素含有化合物を用い
る場合にも適用できるものである。

以上、述べたように本発明は非常に低温で、し
かも、簡単に石英ガラス並の特性を有すホウケイ
酸ガラスを得る優れた方法である。又、バイコー
ルガラス等の従来のガラスに比べて原理的にアル
カリ分をなくすことができる優れた方法である。

このように優れたガラスの製造法はこれから需
要が期待される。超耐熱、無アルカリガラスの製
造法として、特に今後、発展が期待される液晶テ
レビ用デイスプレイのTFT基盤ガラスの製造法
として偉力を発揮するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルキルシリケートを加水分解して得られる
   シリカゾルとケイ酸微粉末を混合後、乾燥して乾
   燥ゲルとし、該乾燥ゲルを焼成することによりガ
   ラス化させるガラスの製造法において、シリカゾ
   ルとケイ酸微粉末との混合物に、更にホウ素含有
   物質を添加し、乾燥させ乾燥ゲルとすることを特
   徴とするホウケイ酸ガラスの製造法。