(57)【要約】【課題】本発明の目的は、不純物の混入を抑制できるとともに大量生産が可能であり、均一な組成となるガラス粉末の製造方法を提供することである。【解決手段】本発明のガラス粉末の製造方法は、ガラス原料の粉末を調合する工程、調合したガラス原料粉末を溶媒中に均一に分散した懸濁液を作製する工程、前記懸濁液を噴霧して顆粒を作製する工程、および、前記顆粒を空中で溶融してガラス化する工程とを含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料の粉末を調合する工程、調合したガラス原料の粉末が溶媒中に均一に分散した懸濁液を作製する工程、前記懸濁液を噴霧して顆粒を作製する工程、および、前記顆粒を空中で溶融してガラス化する工程とを含有することを特徴とするガラス粉末の製造方法。
【請求項２】
調合したガラス原料の粉末を溶媒中で微粉砕する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス粉末の製造方法。
【請求項３】
ガラス原料にビスマス化合物を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のガラス粉末の製造方法。
【請求項４】
溶媒が純水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラス粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス粉末の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス粉末は、例えば、樹脂や溶媒を主成分とするビークルとともに混練されてペースト状にされ、部材の封着材料（例えば、特許文献１参照。）やＰＤＰの誘電体膜や隔壁（例えば、特許文献２参照。）の形成に使用される。
【０００３】
ガラス粉末は、一般に以下のようにして作製される。
【０００４】
まず、ガラス原料を溶融炉で溶融した後、溶融炉より流し出して塊状、粒状、板状にガラス（ガラス片）を成形する。
【０００５】
続いて、ガラス片を粒径１〜３ｍｍ程度に粗粉砕した後、ボールミル、ハンマーミル、摩砕器等を用いて所望の粒径（１〜１０μｍ程度）のガラス粉末を作製する。
【０００６】
しかし、溶融炉でガラス原料を溶融する際、溶融炉を構成する耐火物の成分が溶融ガラスに溶け出してガラスの特性に影響を与えたり、耐火物が侵食されて溶融炉が傷つけられて、寿命が短くなったりする。
【０００７】
また、ガラス片を破砕する際に微粉が発生して、分級を行なう必要があり生産性が悪く、コストがかかるという問題を有していた。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために粉末状または粒状のガラス原料を空中で溶融し、ガラス粉末を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照。）。
【特許文献１】特開平５−１４７９７４号公報
【特許文献２】特開２０００−５０４２７号公報
【特許文献３】特開２００４−３３８９６１号公報
【特許文献４】特開２００２−１８７７２９号公報
【特許文献５】特開平１０−３３８５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、特許文献３には、プラズマが発生した溶融炉内にガラス原料を上方から導入し、原料を溶融し、下方でガラス粉末を回収する方法が記載されている。しかし、溶融炉内にガラス原料を粉末で導入するため、各原料を溶融することは可能であるが、所定の組成を有するガラスを均一に作製することは困難である。
【００１０】
また、特許文献４には、ガラスを構成する元素の溶液を噴霧し、光学的加熱装置を用いて溶融しガラス粉末を作製する方法が記載されている。しかし、溶媒を気化させるために余分な熱が必要となるとともに、光の集まるごく一部でしか溶融できないため多量に生産することは困難である。
【００１１】
特許文献５には、ガラス原料粉末と可燃性液体とからなる懸濁液を噴霧し燃焼させることで溶融しガラス粉末を作製する方法が記載されている。噴霧した可燃性液体を燃焼させると爆発するおそれがあるため、大量生産することは危険である。
【００１２】
本発明の目的は、不純物の混入を抑制できるとともに大量生産が可能であり、均一な組成となるガラス粉末の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、上記事情を鑑みて鋭意検討した結果、各ガラス原料を均一に分散させた顆粒を作製し、その顆粒を空中で溶融してガラス化しても、ガラス粉末に不純物が混入しにくく、組成のばらつきがほとんどないとともに、大量生産可能であることを見いだし、本発明として提案するものである。
【００１４】
すなわち、本発明のガラス粉末の製造方法は、ガラス原料の粉末を調合する工程、調合したガラス原料粉末を溶媒中に均一に分散した懸濁液を作製する工程、前記懸濁液を噴霧して顆粒を作製する工程、および、前記顆粒を空中で溶融してガラス化する工程とを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のガラス粉末の製造方法は、空中溶融するため、溶融時に溶融炉を侵食したり、溶融炉を構成する成分がガラスの不純物として混入したりすることは無い。
【００１６】
また、各ガラス原料を均一に混合分散した顆粒を溶融するため、ガラス粉末の組成を均一にすることができる。
【００１７】
また、ガラス原料からなる顆粒を溶融するため、種々の加熱方法が可能であることから大量生産することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のガラス粉末の製造方法を以下に説明する。
【００１９】
まず、各種ガラス原料粉末を所定の組成となるように添加（調合）する。
【００２０】
次に、調合物を溶媒に投入し、均一に攪拌して懸濁液を作製する。
【００２１】
続いて、作製した懸濁液を噴霧し、溶媒を気化して顆粒を作製する。
【００２２】
最後に、顆粒を空中で加熱して溶融し、ガラス粉末を作製する。
【００２３】
ガラス原料の平均粒径は１〜１０μｍ程度が好ましい。１μｍよりも小さいとガラス原料を粉砕するために時間やコストがかかるとともに、微粉が発生しやすいため後の顆粒を作製する工程で作業環境を悪化させやすい。１０μｍよりも大きいと顆粒1粒づつの組成が均一でなくなるおそれがあるため好ましくない。
【００２４】
ガラス原料の粉末の粒径が大きい場合、溶媒中でガラス原料を湿式粉砕すると、粉砕物が飛散しないため好ましい。
【００２５】
溶媒としては、揮発しやすいものが好ましく、純水、ジエチルエーテル、アセトン、メタノール、エタノール等のアルコール、へキサン、オクタン等の炭化水素、酢酸エチル等のエステルが使用可能である。これらの溶媒を直接溶融炉に投入しないため爆発や火災の危険性は低く、特に、純水であると火災や爆発のおそれがないため好ましい。
【００２６】
必要に応じて、溶媒中に５質量％程度までのバインダーを添加することができる。バインダーとしては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の燃焼性に優れたものが使用可能である。５質量％よりも多いと、溶融の際に焼け残ったり、ガラス原料を還元したりするおそれがあるとともに、懸濁液の粘度が大きくなって顆粒の粒径が大きくなり、溶融が不十分になるおそれがあるため好ましくない。
【００２７】
調合物は、懸濁液の３０〜７０質量％程度であると好ましい。７０質量％よりも多いと、懸濁液を噴霧しにくいとともに、噴霧できても液滴が大きくなって顆粒の粒径が大きくなるおそれがあるため好ましくない。また、３０質量％よりも少ないと効率的に顆粒を作製しにくいため好ましくない。
【００２８】
顆粒の粒径は、３０〜２００μｍであると好ましい。２００μｍを超えると、充分に溶融されない場合があるため好ましくない。また３０μｍよりも小さいと顆粒ごとのガラス原料粉末の構成割合にバラツキが生じやすいため好ましくない。
【００２９】
なお、顆粒の粒径は、懸濁液中のガラス原料の濃度と、噴霧する際の液滴の粒径を調整することによって制御することができる。
【００３０】
加熱方法は、バーナー加熱、電気ヒーター加熱等が使用可能である。
【００３１】
顆粒を空中に滞在させるには、溶融部の上方から落下させる方法や、風圧で舞い上げる方法等が使用可能である。
【００３２】
本発明は、封着材料等に使用される低融点ガラス粉末、具体的にはＰｂＯ系ガラス粉末、ＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラス粉末、Ｂｉ2Ｏ3系ガラス粉末、Ａｇ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5系ガラス粉末、ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス粉末等の作製に好適である。
【００３３】
特に、Ｂｉ2Ｏ3系ガラス粉末を通常の溶融方法で作製すると、溶融炉内の耐火物（白金やジルコニア製）を侵食しやすいため溶融炉のメンテナンスを頻繁に行なわなければならないとともに、耐火物の成分がガラス中に溶け込むため所望の特性を得にくかった。そのため、Ｂｉ2Ｏ3系ガラス粉末の作製に、本発明の方法は好適である。
【００３４】
また、本発明の製造方法を用いると、溶融するガラスの種類を容易に切り替えることができるため、生産効率を高くすることができる。
【００３５】
作製したガラス粉末は、所定の粒径となるように必要に応じてボールミル、ハンマーミル、摩砕器等で粉砕することによって封着材料、誘電体材料、隔壁材料等として使用される。なお、通常の方法でガラス粉末を粉砕する場合のガラス片よりも、作製されるガラス粉末の粒径の方がはるかに小さいため、さらに粉砕が必要であっても粉砕時間が短く微粉は発生しにくい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
［実施例］
まず、質量％表示で、Ｂｉ2Ｏ3  ７８．０％、Ｂ2Ｏ3  ７．０％、ＺｎＯ  ８．５％、ＢａＯ  ４．０％、ＣｕＯ  ２．０％、Ｆｅ2Ｏ3  ０．５％となるようにガラス原料を調合した。なお、平均粒径は３μｍであった。
【００３８】
次に、純水を調合物に加え、調合物が２０質量％となるように懸濁液を作製した。なお、純水には０．５％のＰＥＧが溶解したものを使用した。
【００３９】
続いて、懸濁液を空中にスプレー噴霧し、８０℃で１時間溶媒を気化させて、平均粒径１００μｍの顆粒を作製した。
【００４０】
最後に、上面と下面が開放された直径１ｍ、高さ１０ｍの溶融塔の上方から、コンベアを用いて塔内に顆粒を投下した。なお、溶融塔の内面には１６本のガスバーナーが設置されており、各ガスバーナーは右巻きの螺旋状に高さ５０ｃｍ間隔で９０°回転した位置に設置されていた。
【００４１】
溶融塔の底面には完全にガラス化した平均粒径７０μｍのガラス粉末が得られた。
【００４２】
得られたガラス粉末を１０等分し、蛍光Ｘ線を用いて組成分析を行なったがほとんど差は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のガラス粉末の製造方法は、低融点ガラスだけでなく、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、Ｅガラス等の汎用的に使用されているガラスの溶融にも適用できる。
【００４４】
また、原料に金属粉を用いることによって合金の粉末を作製することも可能である。