JPH0477325A - 多孔性フレーク状ガラスとその製造方法 - Google Patents
多孔性フレーク状ガラスとその製造方法Info
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- JPH0477325A JPH0477325A JP19207090A JP19207090A JPH0477325A JP H0477325 A JPH0477325 A JP H0477325A JP 19207090 A JP19207090 A JP 19207090A JP 19207090 A JP19207090 A JP 19207090A JP H0477325 A JPH0477325 A JP H0477325A
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- Japan
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- glass
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- pores
- flake
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、多孔性フレーク状ガラスに関し、特にその細
孔を育するフレーク状ガラスを、有機金属化合物を含む
溶液を出発原料とし、簡単かつ効率よく製造する技術を
提供するものである。 なお、本発明でいうフレーク状
ガラスとは、縦横がそれぞれ５ｍｍ以下のガラス薄片を
さすものとする。
孔を育するフレーク状ガラスを、有機金属化合物を含む
溶液を出発原料とし、簡単かつ効率よく製造する技術を
提供するものである。 なお、本発明でいうフレーク状
ガラスとは、縦横がそれぞれ５ｍｍ以下のガラス薄片を
さすものとする。
現在、フレーク状ガラスはプラスチック充填材、耐食ラ
イニングあるいは塗料に使用されている。 このようなフレーク状ガラスは、組成的にはソーダ石灰
珪酸塩ガラス系がほとんどで、約４ミクロンの厚さのも
のである。溶融したガラスを風船の如く膨らませ、急冷
、粉砕して製造されている。 有機金属を含む溶液から薄いガラス板を製造する技術は
、例えば新保らによって開示された公開特許昭５１−３
４２１９号に記載されたように、 加水分解、脱水縮合
を行った後の溶液を、他の液体上に浮かべることにより
、薄いガラスとする方法が知られている。この公開特許
によると、１ミクロン以下の薄いガラス片が得られると
されており、これを粉砕することで、フレーク状ガラス
を製造することか可能と推察できる。 一方、種々のガラス組成物が、特にクロマトグラフ用充
填材、吸湿材、各種分離膜、触媒、酵素或は微生物の担
体、クロマトグラフィー用の充填材などに用いられる多
孔体用ガラス用として提案されている。例えば１９３０
年代にＮａｔＯ−Ｂｔ Ｃｈ −８ｉ０２系ガラスの分
相現象を利用してこのような多孔性ガラスが開発され、
熱処理あるいは溶出工程に関する技術は公知となってい
る＠この他にも多孔性ガラスの母体ガラス組成として特
開昭５７−１４０３３４には、５ｉＯａ−ＢｔＣｈ −
Ａ Ｌ Ｏｓ Ｃａ Ｏ系ガラスが、又特開昭６１−
４０８４にはＳ ｉ ０２−Ｂｚ Ｃｈ −Ａ Ｌｏ
３− Ｃａ Ｏ−Ｎ ａ ２０系が提案されている。本
出願人も、先に、Ｓ １０２−Ｂ２Ｃｈ−ＡＩ２０ｉ
Ｃａ ０−Ｋｔ Ｏ系ガラス組成を提案した（特開昭
８２−１６７２３９）。
イニングあるいは塗料に使用されている。 このようなフレーク状ガラスは、組成的にはソーダ石灰
珪酸塩ガラス系がほとんどで、約４ミクロンの厚さのも
のである。溶融したガラスを風船の如く膨らませ、急冷
、粉砕して製造されている。 有機金属を含む溶液から薄いガラス板を製造する技術は
、例えば新保らによって開示された公開特許昭５１−３
４２１９号に記載されたように、 加水分解、脱水縮合
を行った後の溶液を、他の液体上に浮かべることにより
、薄いガラスとする方法が知られている。この公開特許
によると、１ミクロン以下の薄いガラス片が得られると
されており、これを粉砕することで、フレーク状ガラス
を製造することか可能と推察できる。 一方、種々のガラス組成物が、特にクロマトグラフ用充
填材、吸湿材、各種分離膜、触媒、酵素或は微生物の担
体、クロマトグラフィー用の充填材などに用いられる多
孔体用ガラス用として提案されている。例えば１９３０
年代にＮａｔＯ−Ｂｔ Ｃｈ −８ｉ０２系ガラスの分
相現象を利用してこのような多孔性ガラスが開発され、
熱処理あるいは溶出工程に関する技術は公知となってい
る＠この他にも多孔性ガラスの母体ガラス組成として特
開昭５７−１４０３３４には、５ｉＯａ−ＢｔＣｈ −
Ａ Ｌ Ｏｓ Ｃａ Ｏ系ガラスが、又特開昭６１−
４０８４にはＳ ｉ ０２−Ｂｚ Ｃｈ −Ａ Ｌｏ
３− Ｃａ Ｏ−Ｎ ａ ２０系が提案されている。本
出願人も、先に、Ｓ １０２−Ｂ２Ｃｈ−ＡＩ２０ｉ
Ｃａ ０−Ｋｔ Ｏ系ガラス組成を提案した（特開昭
８２−１６７２３９）。
上記のフレーク状ガラスを製造する技術では、得られた
ゲルを比較的低温で焼結することにより、多孔性フレー
ク状ガラスを製造できる可能性があるが、この技術は、
■水に浮かべたガラス片の回収が難しい、■膜厚が均一
になりにくい、などの欠点がある。従って、この技術で
工業的にフレーク状ガラスを製造することは事実上困難
である。 また上述の多孔性ガラスは、化学的耐久性に乏しくその
用途に制限を受けている。 本発明は上記の従来技術に鑑み、従来製造されることが
なかった、細孔を有し化学的耐久性に優れた薄いフレー
ク状ガラスを、簡単かつ効率的に製造することのできる
方法を提供するものである。
ゲルを比較的低温で焼結することにより、多孔性フレー
ク状ガラスを製造できる可能性があるが、この技術は、
■水に浮かべたガラス片の回収が難しい、■膜厚が均一
になりにくい、などの欠点がある。従って、この技術で
工業的にフレーク状ガラスを製造することは事実上困難
である。 また上述の多孔性ガラスは、化学的耐久性に乏しくその
用途に制限を受けている。 本発明は上記の従来技術に鑑み、従来製造されることが
なかった、細孔を有し化学的耐久性に優れた薄いフレー
ク状ガラスを、簡単かつ効率的に製造することのできる
方法を提供するものである。
本課題を解決するため、本発明では、有機金属化合物を
含む溶液を出発原料とし、これを表面が平滑な基板に塗
布し、乾燥後、焼結することを特徴としている。この方
法により、従来技術では不可能であった、薄いフレーク
状ガラスを、簡単かつ効率的に量産できる。また、乾燥
後、ＶＥ結をある温度範囲で行うことにより、細孔を有
したフレーク状ガラスが得られる。 本発明に用いる有機金属化合物は、加水分解、脱水縮合
を行なうものであれば基本的にはどんな化合物でもよい
が、アルコキシル基を有する金属アルコキシドが好まし
い。更に具体的には、シリコン、チタン、アルミニウム
、ジルコニウム等のメトキシド、エトキシド、プロポキ
シド、ブトキシド等が、単体あるいは混合体として用い
られる。 上記有機金属化合物を含む溶液の溶媒は、実質的に上記
有機金属化合物を溶解すれば基本的に何でもよいが、メ
タノール、エタノール、プロパツール、ブタノール等の
アルコール類が最も好ましい。 上記有機金属化合物の加水分解には水分が必要である。 これは、酸性、塩基性の何れでもよいが、加水分解を促
進するためには、塩酸、硝酸、硫酸等で酸性にした水を
用いるのが好ましい。 その他、上記液体の特性を変化させるために、膏機増粘
剤等を添加してもよい。しかし、この添加量が多いと最
終段階の加熱で炭化することがあるので、１０％以下に
しておくべきである。 本発明で使用する基板は金属、ガラスあるいはプラスチ
ックなどの材質で、表面が平滑なものを用いる。このよ
うな基板に、上記有機金属化合物を含む液体を塗布し、
薄い膜とする。この膜が乾燥すると収縮するが、基板は
収縮しないので、膜に亀裂が発生し、フレーク状となる
。基板と膜との剥離が起こるためには、基板と膜との間
の結合ができない状態が好ましい。 上記基板に膜を形成する技術は、公知の技術を用いれば
よく、例えば、上記有機金属化合物を含む溶液に基板を
浸漬した後引き上げる方法や、基板上に上記溶液を滴下
し、基板を高速で回転させる方法などが用いられる。 本発明で製造されるフレーク状ガラスの厚さは、溶液あ
るいは製膜時の条件によって変化するが、概ね５ミクロ
ンから０．０５ミクロンの間である。 これより厚いと、自由表面と基板付近との乾燥速度の差
が大きくなりすぎ、基板に水平な方向での膜間剥離が発
生するようになる。逆に０．０５ミクロンより薄いと、
基板と膜との付着性が大きくなりすぎ、膜が基板から剥
離しなくなり、フレークとはならない。 フレーク状ガラスに細孔を形成する方法としては各種考
えられるが、その方法に特に限定はない。 より実際的には、■乾燥後のフレーク状ゲルの焼結を、
完全にガラス化する以前で終了する、■上記溶液に溶解
する高分子例えばポリビニルブチラール樹脂（重合度７
００）を添加し、焼結時に酸化分解して細孔を形成する
、等が例示される。■の方法では、焼結温度および時間
によって、細孔の大きさおよび量を制御でき、一般的に
焼結温度を高くし焼結時間を長くすればするほど、細孔
の直径は小さくなり細孔の量（総体積）は少なくなる。 概ね２００″Ｃ〜８００℃、２０分〜３時間が好ましい
。また、使用する目的によっては、乾燥後の焼結を行わ
なくてもよい場合もある。■の方法では、添加する高分
子の分子量および量が重要で、フレーク状ガラスの細孔
の大きさおよび量はこれらによって決定されるといえる
。一般的には添加する高分子の分子量が大きいはど細孔
の直径は大きくなり、高分子の量が多いはど細孔のｆｉ
（総体積）は多くなる。 いずれの方法でフレーク状ガラスに細孔を形成したとし
ても、その直径が１０オングストローム以上、５００オ
ングストローム以下であるフレーク状ガラスが好ましい
。１０オングストロームより小さい細孔径の場合、実質
的に多孔質としての効果が顕著ではなく、逆に５００オ
ングストロ一ム以上の細孔を宵するフレーク状ガラスは
強度が低く、工程の途中で割れてしまい、フレークの形
杖を維持しにくくなる。また細孔の総体積は多孔性フレ
ーク状ガラスの単位重量（ｇ）あたり０．１〜３．０ｃ
ｍ３であることが必要である。０．１未満では必要な多
孔性が得られず、３．０を越すと、フレーク状ガラスの
機械的強度が低下し実用的ではない。
含む溶液を出発原料とし、これを表面が平滑な基板に塗
布し、乾燥後、焼結することを特徴としている。この方
法により、従来技術では不可能であった、薄いフレーク
状ガラスを、簡単かつ効率的に量産できる。また、乾燥
後、ＶＥ結をある温度範囲で行うことにより、細孔を有
したフレーク状ガラスが得られる。 本発明に用いる有機金属化合物は、加水分解、脱水縮合
を行なうものであれば基本的にはどんな化合物でもよい
が、アルコキシル基を有する金属アルコキシドが好まし
い。更に具体的には、シリコン、チタン、アルミニウム
、ジルコニウム等のメトキシド、エトキシド、プロポキ
シド、ブトキシド等が、単体あるいは混合体として用い
られる。 上記有機金属化合物を含む溶液の溶媒は、実質的に上記
有機金属化合物を溶解すれば基本的に何でもよいが、メ
タノール、エタノール、プロパツール、ブタノール等の
アルコール類が最も好ましい。 上記有機金属化合物の加水分解には水分が必要である。 これは、酸性、塩基性の何れでもよいが、加水分解を促
進するためには、塩酸、硝酸、硫酸等で酸性にした水を
用いるのが好ましい。 その他、上記液体の特性を変化させるために、膏機増粘
剤等を添加してもよい。しかし、この添加量が多いと最
終段階の加熱で炭化することがあるので、１０％以下に
しておくべきである。 本発明で使用する基板は金属、ガラスあるいはプラスチ
ックなどの材質で、表面が平滑なものを用いる。このよ
うな基板に、上記有機金属化合物を含む液体を塗布し、
薄い膜とする。この膜が乾燥すると収縮するが、基板は
収縮しないので、膜に亀裂が発生し、フレーク状となる
。基板と膜との剥離が起こるためには、基板と膜との間
の結合ができない状態が好ましい。 上記基板に膜を形成する技術は、公知の技術を用いれば
よく、例えば、上記有機金属化合物を含む溶液に基板を
浸漬した後引き上げる方法や、基板上に上記溶液を滴下
し、基板を高速で回転させる方法などが用いられる。 本発明で製造されるフレーク状ガラスの厚さは、溶液あ
るいは製膜時の条件によって変化するが、概ね５ミクロ
ンから０．０５ミクロンの間である。 これより厚いと、自由表面と基板付近との乾燥速度の差
が大きくなりすぎ、基板に水平な方向での膜間剥離が発
生するようになる。逆に０．０５ミクロンより薄いと、
基板と膜との付着性が大きくなりすぎ、膜が基板から剥
離しなくなり、フレークとはならない。 フレーク状ガラスに細孔を形成する方法としては各種考
えられるが、その方法に特に限定はない。 より実際的には、■乾燥後のフレーク状ゲルの焼結を、
完全にガラス化する以前で終了する、■上記溶液に溶解
する高分子例えばポリビニルブチラール樹脂（重合度７
００）を添加し、焼結時に酸化分解して細孔を形成する
、等が例示される。■の方法では、焼結温度および時間
によって、細孔の大きさおよび量を制御でき、一般的に
焼結温度を高くし焼結時間を長くすればするほど、細孔
の直径は小さくなり細孔の量（総体積）は少なくなる。 概ね２００″Ｃ〜８００℃、２０分〜３時間が好ましい
。また、使用する目的によっては、乾燥後の焼結を行わ
なくてもよい場合もある。■の方法では、添加する高分
子の分子量および量が重要で、フレーク状ガラスの細孔
の大きさおよび量はこれらによって決定されるといえる
。一般的には添加する高分子の分子量が大きいはど細孔
の直径は大きくなり、高分子の量が多いはど細孔のｆｉ
（総体積）は多くなる。 いずれの方法でフレーク状ガラスに細孔を形成したとし
ても、その直径が１０オングストローム以上、５００オ
ングストローム以下であるフレーク状ガラスが好ましい
。１０オングストロームより小さい細孔径の場合、実質
的に多孔質としての効果が顕著ではなく、逆に５００オ
ングストロ一ム以上の細孔を宵するフレーク状ガラスは
強度が低く、工程の途中で割れてしまい、フレークの形
杖を維持しにくくなる。また細孔の総体積は多孔性フレ
ーク状ガラスの単位重量（ｇ）あたり０．１〜３．０ｃ
ｍ３であることが必要である。０．１未満では必要な多
孔性が得られず、３．０を越すと、フレーク状ガラスの
機械的強度が低下し実用的ではない。
以下に実施例を示す。
実施例−１
市販のシリコンテトラメトキシド１００ ｍｌ、 エ
タノール１００１を混合し、これに０． １規定の塩酸
２０ｍ１を徐々に滴下した。これを、表面を研磨して平
滑にした、２０ｃｍ ｘ ２０ｃｍで厚さ１ミリの
ステンレス板上に薄く流し出した。大気中に放置して乾
燥した後、形成されたゲル膜を剥離し、４００°Ｃで１
時間焼結した。焼結後、Ｘ線回折法で調べたところ、シ
ャープなピークを不さず、ガラス状態であった。 電子顕微鏡でこれを観察したところ、膜厚が約０．９ミ
クロンのフレーク状ガラスであった。また、窒素吸着法
でこのフレーク状ガラスの細孔径を測定したところ、直
径が１０オングストロームから４０オングストロームの
細孔が存在し、またこれらの細孔の総体積は多孔性フレ
ーク状ガラスの単位重量（ｇ）あたり約５ｃｍ３である
ことが確認された。 実施例−２ 市販のソリコンテトラメトキ／ド１００＋ｎｌ、エタノ
ール１００ｍ１を混合し、これに０．１規定の硝酸２０
１を徐々に滴下した。これを室温で約３時間撹拌を行な
った後、ポリビニルブチラール樹脂（重合度７００）を
８ｇを溶解した。実施例−１と同じ条件で、ステンレス
上に薄く流し、乾燥し、４００℃から１０００℃までの
温度で１時間焼結した。焼結後、Ｘ線回折法で調べたと
ころ、いずれもシャープなピークを示さず、ガラス状態
であった。 電子顕微鏡でこれを観察したところ、膜厚が約２、 ０
ミクロンから約０．８ミクロンのガラスフレークであっ
た。また、窒素吸着法でこのフレーク状ガラスの細孔径
を測定したところ、焼結温度の上昇に伴い、フレーク状
ガラスに存在する細孔が小さくなることが確認でき、焼
結前に約３００オングストロームの細孔径が約２０オン
グストロームまで小さくなっていた。またこれらの細孔
の総体積は多孔性フレーク状ガラスの単位型１１（ｇ）
あたり約２ｃｍ３であることが確認された。 〔発明の効果〕 本発明によれば、従来製造が困難であった非常に薄い多
孔性フレーク状ガラスが、簡単かつ効率的に製造できる
。
タノール１００１を混合し、これに０． １規定の塩酸
２０ｍ１を徐々に滴下した。これを、表面を研磨して平
滑にした、２０ｃｍ ｘ ２０ｃｍで厚さ１ミリの
ステンレス板上に薄く流し出した。大気中に放置して乾
燥した後、形成されたゲル膜を剥離し、４００°Ｃで１
時間焼結した。焼結後、Ｘ線回折法で調べたところ、シ
ャープなピークを不さず、ガラス状態であった。 電子顕微鏡でこれを観察したところ、膜厚が約０．９ミ
クロンのフレーク状ガラスであった。また、窒素吸着法
でこのフレーク状ガラスの細孔径を測定したところ、直
径が１０オングストロームから４０オングストロームの
細孔が存在し、またこれらの細孔の総体積は多孔性フレ
ーク状ガラスの単位重量（ｇ）あたり約５ｃｍ３である
ことが確認された。 実施例−２ 市販のソリコンテトラメトキ／ド１００＋ｎｌ、エタノ
ール１００ｍ１を混合し、これに０．１規定の硝酸２０
１を徐々に滴下した。これを室温で約３時間撹拌を行な
った後、ポリビニルブチラール樹脂（重合度７００）を
８ｇを溶解した。実施例−１と同じ条件で、ステンレス
上に薄く流し、乾燥し、４００℃から１０００℃までの
温度で１時間焼結した。焼結後、Ｘ線回折法で調べたと
ころ、いずれもシャープなピークを示さず、ガラス状態
であった。 電子顕微鏡でこれを観察したところ、膜厚が約２、 ０
ミクロンから約０．８ミクロンのガラスフレークであっ
た。また、窒素吸着法でこのフレーク状ガラスの細孔径
を測定したところ、焼結温度の上昇に伴い、フレーク状
ガラスに存在する細孔が小さくなることが確認でき、焼
結前に約３００オングストロームの細孔径が約２０オン
グストロームまで小さくなっていた。またこれらの細孔
の総体積は多孔性フレーク状ガラスの単位型１１（ｇ）
あたり約２ｃｍ３であることが確認された。 〔発明の効果〕 本発明によれば、従来製造が困難であった非常に薄い多
孔性フレーク状ガラスが、簡単かつ効率的に製造できる
。
Claims (4)
- （１）細孔を単位重量あたり０．１〜３．０ｃｍ３／ｇ
の割合で有する多孔性フレーク状ガラス。 - （２）上記細孔が、１〜５０ｎｍの直径を有するもので
ある特許請求範囲第１項の多孔性フレーク状ガラス。 - （３）有機金属化合物を含む溶液を、表面が平滑な基板
上に塗布し、これを乾燥し、これを所定の温度および時
間焼結することを特徴とする特許請求範囲第１項のフレ
ーク状ガラスの製造方法。 - （４）有機金属化合物を含みかつ高分子を溶解させた溶
液を、表面が平滑な基板上に塗布し、これを乾燥焼結す
ることを特徴とする特許請求範囲第１項のフレーク状ガ
ラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19207090A JPH0477325A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 多孔性フレーク状ガラスとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19207090A JPH0477325A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 多孔性フレーク状ガラスとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477325A true JPH0477325A (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16285131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19207090A Pending JPH0477325A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 多孔性フレーク状ガラスとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0477325A (ja) |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19207090A patent/JPH0477325A/ja active Pending
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