JPH0733247B2 - 二酸化珪素被膜形成用処理液の作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水素
酸溶液と基材とを接触させて基材表面に二酸化珪素被膜
を形成する方法において、特に該処理液の作成方法の改
良に関する。

［従来の技術］ 二酸化珪素被膜の形成方法において、二酸化珪素の過飽
和状態となった珪弗化水素酸溶液からなる処理液と基材
とを接触させて基材表面に二酸化珪素被膜を析出させる
方法（以後析出法と略称する）が知られている。（例え
ば特開昭60-33233） この析出法において、該処理液は、0.5〜3.0mol/lの濃
度の珪弗化水素酸に二酸化珪素を、予想される溶解量よ
り過剰に投入し（具体的には、珪弗化水素酸１に対し
て20g以上）、その後、この溶液を攪拌した。攪拌時間
は、二酸化珪素が、珪弗化水素酸中に溶解するのに充分
と考えられる時間として少なくとも12時間以上攪拌し
た。

次いで、液中に溶け残った二酸化珪素を過して取り除
き処理液としていた。

そして、この処理液にホウ酸を添加する、金属アルミを
溶解する、あるいは処理液の温度を上げることにより二
酸化珪素の過飽和状態とした後、ガラス板などの基材を
浸漬せしめて、一定時間保持すると表面に二酸化珪素の
析出被膜が設けられる。

［発明の解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の方法においては、基材表面に
二酸化珪素被膜を形成せしめるためには可成りの時間を
要し、その大部分は処理液の作成に費やされていた。

本発明は、基材表面に所望の膜厚の二酸化珪素被膜を形
成するために、より短い時間で効率良く行うための条件
を見出さんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために、なされたもので
あって、処理液の作成条件の最適化をはかるために種々
検討した結果、該処理液作成の際、珪弗化水素酸に二酸
化珪素を投入した後の攪拌時間を１〜２時間と従来より
短くした処理液を使用した場合、基材表面への二酸化珪
素被膜の成膜量が多いことがわかった。

ここで攪拌時間が１時間よりも短い場合は二酸化珪素の
溶解に要する反応時間に満たないため二酸化珪素の溶解
量は少なくなり、又、攪拌時間が２時間以上の場合は一
旦溶解した二酸化珪素が核発生により再度析出するた
め、やはり二酸化珪素の溶解量は少なくなるものと考え
られる。

従来、珪弗化水素酸に二酸化珪素を投入した場合の攪拌
時間は溶解を充分に行うために長いほどよいと考えられ
ていたが、むしろ溶解された初期段階において、基材表
面への堆積の多い時期のあることを見出された。従って
目的とする厚い膜を基材表面に被着させるためには、こ
の時間の処理液を利用することが得策である。

なお、攪拌の際はすべての二酸化珪素の粒子が溶液中に
分散する様、攪拌方法及び攪拌速度を選択する必要があ
る。

すなわち、溶液は少なくとも粒子浮遊限界速度以上の回
転数にて攪拌する。粒子浮遊限界速度とは、固液攪拌系
において、固体粒子が攪拌槽の底面に沈着しなくなる完
全浮遊回転速度のことである。また一般的に固体粒子の
溶解速度は攪拌回転速度に大きく依存するが、粒子浮遊
限界速度以上になるとその影響は小さくなるといわれて
いる。

本発明によれば、該処理液作成時における二酸化珪素投
入後の攪拌時間を短くでき、工程時間の短縮を計ること
ができると共に、処理後の二酸化珪素被膜の成膜量が、
従来に較べて増大せしめることができるに至った。

尚、処理液の作成方法として珪弗化水素酸の代わりに、
例えば弗化水素酸に二酸化珪素を溶解したものを用いて
もよい。

また、二酸化珪素としてガラス等シリカを主成分とする
物質を用いても同様の効果が得られる。

以下本願発明において珪弗化水素酸を用いた実施例につ
いて詳細に説明する。

〔実施例１〕 2.5mol/lの濃度の珪弗化水素酸5lを容器に取り、２℃に
冷却した。次いで、その溶液中に二酸化珪素（工業用シ
リカゲル）を100g投入し、溶液を攪拌棒にて攪拌した。

攪拌開始後一定時間毎に溶液の70mlを採取した。吸引
過によって二酸化珪素をとりのぞき処理液とした。

処理液に、縦50mm、横25mm、厚さ1mmのソーダライムガ
ラスを浸漬し、溶液を35℃に加熱し、そのまま16時間保
持した。その後、ガラス表面に積層された二酸化珪素被
膜の膜厚を測定した。

以上の方法により、攪拌時間を変えて作成した処理液を
用いてガラス表面に二酸化珪素膜を形成させた。第１図
は攪拌時間に対する膜厚を示したものである。この結
果、膜厚は攪拌時間の１時間処理の液が一番膜厚が厚
く、それ以上の攪拌を行ったものは、だんだん薄くなる
ことが解った。

珪弗化水素酸に二酸化珪素を投入して溶解する際の攪拌
時間と、以後その攪拌後の液を用いて作られる基板表面
への析出二酸化珪素膜の膜厚との間には、第１図の関係
のあることがわかり、あまり長時間攪拌した液を用いる
とかえって膜厚が薄くなる。攪拌約1.5時間の時が膜厚3
20nmと最大値となり、攪拌時間25時間で180nmである。

［実施例２］ 珪弗化水素酸の濃度を変化させた場合として、2.0mol/l
の濃度の珪弗化水素酸に二酸化珪素を投入し実施例１と
同様に攪拌開始後、一定時間毎に溶液を採取して処理液
とした。第２図は攪拌時間に差のある処理液にガラス板
を浸漬した時に生ずる二酸化珪素被膜の厚味変化を示す
ものである。膜厚の最高は195nmで攪拌時間約１時間の
ものであり、25時間攪拌後の膜厚は90nmである。20時間
以上攪拌時間を増加してもあまり膜厚の変化はみられな
く、ほぼ一定である。

［実施例３］ 処理液中の二酸化珪素を析出させるのに実施例１、２の
ように温度を変化させる以外に、処理液中にホウ酸を添
加して行うこともできる。以下にこの例について述べ
る。

2.0mol/lの濃度の珪弗化水素酸を35℃に保持し、その液
中に二酸化珪素を投入し、実施例１、２と同様に攪拌を
行い、その後１時間、４時間、16時間後に溶液の100ml
を採取した。過によって二酸化珪素を取り除いたもの
を処理液とした。

処理液を35℃に保ちながら0.5mol/lの濃度のホウ酸4.8m
lを添加した後、その液中にガラス板を浸漬し、そのま
ま16時間保持した。

第３図は攪拌時間に対するガラス表面上に生じた二酸化
珪素被膜の膜厚を示したものである。

この結果、膜厚の最高は450nmで攪拌時間１時間のもの
であり、16時間攪拌後の膜厚は270nmである。

［発明の効果］ 本発明によれば処理液調整のための時間が大幅に短縮さ
れ、そのために全体製造に要する工程時間が短縮される
ため製造コストが低くなるという利点がある。更には、
基材への二酸化珪素被膜の厚味の厚いものが得られ、こ
の点からも従来に較べ大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の効果を示すもので、処理液の攪拌時
間と基板表面への二酸化珪素被膜の厚味変化を示すグラ
フである。第２図は珪弗化水素酸濃度を変えた他の実施
例を示すグラフである。 第３図は処理液から二酸化珪素を析出させる方法として
第１図、第２図とは異なる方法により行った場合の攪拌
時間と二酸化珪素被膜の厚味変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水
   素酸溶液からなる処理液と基材とを接触させて基材表面
   に二酸化珪素被膜を析出させる方法において、該処理液
   作成時における二酸化珪素投入後の液攪拌操作を粒子浮
   遊限界速度以上の回転数で１〜２時間攪拌せしめたもの
   を処理液とすることを特徴とする、二酸化珪素被膜形成
   用処理液の作成方法。