(57)【要約】【課題】            窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度が適切な範囲になるように窒化ケイ素粉末を管理する方法、および、窒化ケイ素粉末を使用する前にそれが良品であることを判断できる管理方法を提供することを目的とする。【解決手段】        窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりの−Ｓｉ２−ＮＨ基（シラミン基）と−Ｓｉ−ＮＨ２基（シラザン基）とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりの−Ｓｉ−ＯＨ基（シラノール基）のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）を管理指標とし、該管理指標を２．０以上に保つことを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法を提供する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりの−Ｓｉ２−ＮＨ基（シラミン基）と−Ｓｉ−ＮＨ２基（シラザン基）とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりの−Ｓｉ−ＯＨ基（シラノール基）のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）を管理指標とし、該管理指標を２．０以上に保つことを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法。
【請求項２】
前記管理指標を２．０以上に保つことができる保管条件を予め測定し、その条件内で保管することを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素粉末の管理方法。
【請求項３】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、露点が−２０℃以下の乾燥雰囲気下、１〜２００℃の温度範囲で保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素粉末の管理方法。
【請求項４】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である素材からなる保存用袋に収容して保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素粉末の管理方法。
【請求項５】
前記保存の期間が２００日以上であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ケイ素粉末の管理方法。
【請求項６】
定期的に前記管理指標を測定して２．０以上であることを確認することを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素粉末の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。さらに詳しくは、窒化ケイ素粉末の粒子表面の複数の官能基のモル濃度比を管理指標とし、その管理指標を一定値以上に保つことで、窒化ケイ素粉末で調製したスラリーの品質（スラリー粘度）を維持することが可能な窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ケイ素粉末を成形し加熱焼結することで得られる窒化ケイ素焼結体は、高強度、耐蝕性、耐熱衝撃性等に優れているため、切削チップやボールベアリング等の耐摩耗用部材、自動車エンジン部品等の高温構造用部材として使用されている。粉末の成形は、通常、ラバープレス成形、金型プレス成形、ホットプレス成形、射出成形、鋳込成形等の方法で行われる。ほとんどの成形プロセスには、窒化ケイ素粉末を含有するスラリー、すなわち窒化ケイ素スラリーの調製工程が含まれる。窒化ケイ素スラリーの溶媒には、作業性や耐環境性との観点から主に水が使用される。
【０００３】
調製した窒化ケイ素スラリーを用いた成形工程、例えば、ラバープレス成形、金型プレス成形等においては、成形原料として流動性の良好なスプレー乾燥顆粒を使用する。流動性の悪い顆粒を使用すると成形体が不均質（各部の密度が不均一）となり、焼結時の収縮が不均一となって変形したり、クラックが生じたりする。スプレー乾燥による顆粒調製においては、適正なスラリー粘度範囲があり、スラリー粘度をその範囲内に管理することが重要になる。スラリー粘度が高すぎると、窒化ケイ素スラリーを乾燥装置のアトマイザーに供給する際に、送液配管の途中またはスラリーの吹き出し口で閉塞が起こるので好ましくない。また、逆に、スラリー粘度が低すぎると、窒化ケイ素スラリーの送液中に粗粒成分が沈降して組成が不均一となる。更に、得られる乾燥顆粒が小さくなりすぎて顆粒の流動性が失われる。このように、良質の焼結体を得るためには、スラリー粘度を適正な範囲に収めることが求められる。
【０００４】
また、窒化ケイ素粉末は、太陽電池用途の多結晶シリコンインゴットの鋳造用鋳型の離型材として使用されている。多結晶シリコンインゴットは、高温で加熱溶融させたシリコン融液を鋳型内に注湯して凝固させることによって製造させるか、シリコン原料を鋳型内に入れて一旦溶融させた後、再び凝固させることによって製造される。
【０００５】
多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型としては、通常、インゴットの離型性を向上させる目的で、その内面に窒化ケイ素粉末を塗布して離型層が形成された、石英、シリカ、黒鉛等で作られた鋳型が用いられる。この離型層は、一般に、窒化ケイ素粉末と水を混合攪拌して得られるスラリーを、スプレーもしくは刷毛塗りなどによってコーティングすることで形成される（例えば、非特許文献１）。離型層は、溶融シリコンと鋳型内面との反応を抑制し、冷却時にシリコンインゴットが鋳型に張付いてクラックや割れが発生することを抑制する役割を果たす。また、離型層は、シリコンインゴット製造時に鋳型の不純物がシリコンインゴットに拡散し、得られたシリコンインゴットから製造された太陽電池の変換効率が低下することを抑制する役割ももつ。
【０００６】
上述の役割を果たすため、窒化ケイ素離型層には、均質で、適度に緻密な構造が求められる。離型層の密度が低いとシリコン融液が離型層に浸透し、鋳型と張付いて離型性が悪くなる。さらには、シリコン融液が鋳型に達してしまうため、鋳型からの不純物がシリコンインゴットに拡散してしまう。一方、離型層が緻密すぎると、層自体が固くなり、離型層と鋳型との熱膨張差を吸収できなくなり、層が脱落し離型性が悪くなる。
【０００７】
このように、高品質の多結晶シリコンインゴットを製造するための鋳型には、均質で、適度に緻密な窒化ケイ素離型層が求められる。そのためには、窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度の管理が重要となる。スラリー粘度が適正な範囲よりも低いと、離型層の密度が低くなりすぎるし、被覆工程で液垂れを起こし、均質な離型層ができなくなる。一方、スラリー粘度が高すぎると、離型層の密度が高くなりすぎるし、スプレー塗布工程での目詰まりを引き起こし、生産性が低下する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】15th Photovoltaic Specialists Conf. (1981), P576〜P580, "A NEW DIRECTIONAL SOLIDIFICATION TECHNIQUE FORPOLYCRYSTALLINE SOLAR GRADE SILICON"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、高品質の窒化ケイ素焼結体を製造する上でも、高品質の窒化ケイ素離型層を形成する上でも、窒化ケイ素スラリーの粘度を適切な範囲に管理することが必要である。焼結体においては成形体の相対密度や焼結のしやすさの点から、離型層形成においては焼付け時の粒子同士の結合性やルツボ表面への密着性の点から、通常原料窒化ケイ素粉末は高純度で粒子が小さく粒度分布が狭い粉末が用いられるが、微粒子の窒化ケイ素粉末は活性が高く、空気中に保存していると、時間経過と共に粉末特性が変化してしまう。そして、そのような窒化ケイ素粉末を原料としたスラリーは粘度が増加し、窒化ケイ素焼結体製造においては、成形体が不均質になり良質の焼結体が得られなくなる。また、離型層形成においては、離型層の剥がれや離型層密度の低下が起こり、多結晶シリコンインゴット製造での歩留まりが悪化するなどの課題があった。さらには、保存時間経過によって徐々にスラリー粘度が上昇することに加えて、予測できないある時点で急激にスラリーの粘度が上昇し、スラリーとして使用できなくなるという課題もあった。
【００１０】
そこで本発明は、窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度が適切な範囲になるように窒化ケイ素粉末を管理する方法、および、窒化ケイ素粉末を使用する前にそれが良品であることを判断できる管理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
スラリー粘度は粉末の凝集状態に影響を受ける。スラリー中の凝集粒子が多くなると、せん断応力がかかった時の粒子同士の相互作用が大きくなりスラリー粘度が高くなる。また、凝集粒子間に水が取り込まれて自由水が減ることもスラリー粘度上昇に影響する。
【００１２】
本発明者らは、窒化ケイ素粉末の粒子表面の状態と、その粉末から得られる窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度について鋭意研究した結果、窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度の変化が、窒化ケイ素粉末の粒子表面に存在する、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりの−Ｓｉ２−ＮＨ基（以下シラミン基と記す）と−Ｓｉ−ＮＨ２基（以下シラザン基と記す）とを併せた官能基の濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりの−Ｓｉ−ＯＨ基（シラノール基と記す）の濃度（Ｏ）とのモル比（Ｎ／Ｏ）の変化に起因することを見出し、さらに、前記Ｎ／Ｏを一定の値に保つ窒化ケイ素粉末の管理方法を見出し、以下の発明に至った。
【００１３】
すなわち本発明は、窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりのシラミン基とシラザン基とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりのシラノール基のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）を管理指標とし、該管理指標を２．０以上に保つことを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００１４】
また本発明は、前記管理指標を２．０以上に保つ保管条件を予め測定し、その条件内で保管することを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００１５】
また本発明は、前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、露点が−２０℃以下の乾燥雰囲気下、１〜２００℃の温度範囲で保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００１６】
また本発明は、前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である素材からなる保存用袋に収容して保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００１７】
また本発明は、前記保存の期間が２００日以上であることを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００１８】
また本発明は、定期的に前記管理指標を測定して２．０以上であることを確認することを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、窒化ケイ素粉末の粒子表面の複数の官能基のモル濃度比を管理指標とし、その管理指標を一定値以上に保つことで、窒化ケイ素スラリーのスラリー粘度を一定範囲に維持管理することができ、前記窒化ケイ素粉末を原料とする、高温構造部材用の焼結体およびシリコンインゴット用鋳造鋳型の離型層の品質を一定以上に保つことができる。また、前記管理指標を測定することで、窒化ケイ素粉末を使用する以前に、それが良品であるかどうかを判断することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係わる窒化ケイ素粉末の管理方法の実施形態について詳しく説明する。
【００２１】
本発明は、窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりのシラミン基とシラザン基とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりのシラノール基のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）を管理指標とし、該管理指標を２．０以上に保つことを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法に関する。
【００２２】
本発明に係る窒化ケイ素粉末は、前記Ｎ／Ｏが２．０以上の窒化ケイ素粉末であれば、その製造方法が特に限定されるものではなく、金属シリコン直接窒化法、シリカ還元法、シリコンジイミド熱分解法などのいずれの方法で製造された窒化ケイ素粉末でも良い。
【００２３】
前記Ｎ／Ｏを２．０以上に保つことで、前記窒化ケイ素粉末をスラリー化した際、得られた窒化ケイ素スラリーの適切なスラリー粘度を維持することができる。以下に、前記Ｎ／Ｏについて説明する。
【００２４】
窒化ケイ素粉末の粒子表面の窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりのシラミン基とシラザン基とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）とシラノール基のモル濃度（Ｏ）とのの比（Ｎ／Ｏ）について説明する。窒化ケイ素の微粒子は、粒子内部は窒化ケイ素の結晶構造をとるが、粒子表面では、ＳｉとＮの結合が満たされなくなり、シラミン基、シラザン基、シラノール基のような表面官能基が存在する。これらの官能基は、水中でプロトンを解離、或いはプロトンと結合し、ブレンステッド酸性点または塩基性点を形成する。これら官能基の解離挙動はスラリーのｐＨに依存する。
【００２５】
表面官能基からプロトンが解離すると、窒化ケイ素粉末の粒子表面は負に帯電し、プロトンが結合する粒子表面は正に帯電する。粒子表面に電位が発生すると、電位に従って水中のイオンの分布が変化し、粒子表面に電気二重層が発生し、粒子同士の斥力が誘起される。シラミン基とシラザン基のｐＨ変化による解離特性はほぼ同じであるが、シラノール基の解離特性は大きく異なる。従って、窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりのシラミン基とシラザン基とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりのシラノール基のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）によって粒子同士の斥力が変化し、スラリー特性が変化する。即ち、同条件でスラリー調製し、ｐＨを一定値に調整しても、表面状態（Ｎ／Ｏ）によってスラリー粘度が変化する。
【００２６】
上述のように、窒化ケイ素粉末の粒子表面状態によりスラリー粘度が変わるのであるが、窒化ケイ素粉末を空気中で保存しておくと、時間の経過と共に空気中の水分によりシラノール基のモル濃度が増加し、製造直後の状態を維持できなくなる。通常、工業的には、スラリーの調整条件は製造直後の粉末で決められるので、保存中に粉末特性が変化した粉末を用いると、製品の歩留まりや性能の低下を招く。窒化ケイ素の場合においても、長時間の保存によりシラノール基のモル濃度が増加した粉末で、製造直後の粉末特性に合わせて設定した条件でスラリー化すると、スラリー粘度が高くなり、場合によってはスラリー化できなくなる。
【００２７】
窒化ケイ素粉末の表面官能基を定量評価する方法として、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、Ｘ線電子分光（ＸＰＳ）、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、フーリエ変換型赤外分光（ＦＴ−ＩＲ）、昇温脱離ガス分析（ＴＰＤ）、ラベル化剤法等がある。本発明では、深さ方向１０Å以下の最表面を精度が良く測定でき、操作が簡便な飛行時間型二次イオン質量分析法によって、窒化ケイ素粉末の表面官能基、すなわち、シラノール基、シラミン基、シラザン基のモル濃度比を測定した。
【００２８】
本発明においては、シラノール基のモル濃度は正電荷を帯びたＳｉＯＨ（質量数４５）の強度（Ｏ）とし、シラミン基とシラザン基を合わせたモル濃度は正電荷を帯びたＳｉ２Ｎ（質量数７０）の強度（Ｎ）として、モル濃度比（Ｎ／Ｏ）を算出した。
【００２９】
本発明は、前記管理指標を２．０以上に保つ保管条件を予め測定し、その条件内で窒化ケイ素粉末を保管することを特徴とする。保管条件を予め測定し、その条件内で窒化ケイ素粉末を保管することで、保管後の窒化ケイ素粉末のＮ／Ｏを使用前に測定することなく、窒化ケイ素スラリーの原料として適切に使用することができる。
【００３０】
保管条件を予め測定し、その条件内で窒化ケイ素粉末を保管する方法について、２通りの具体的な方法を説明する。
【００３１】
まず、第１の方法について説明する。
【００３２】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、露点が−２０℃以下の乾燥雰囲気下、１〜２００℃の温度範囲で保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法である。
【００３３】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、露点が−２０℃以下の乾燥雰囲気下、１〜２００℃の温度範囲で保存することで、少なくとも３６５日間は、前記Ｎ／Ｏを２以上に保つことが可能になる。
【００３４】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、露点が−２０℃以下の乾燥雰囲気下、１〜２００℃の温度範囲で保存する方法は、それが可能であればいかなる方法でも良く、例えばガラスデシケーター等のような密閉容器に窒化ケイ素粉末を導入し、ヒートレス吸着式エアドライヤーのような乾燥カラムで露点を調整した乾燥空気を流通させる方法を採ることができる。また、密閉容器の中に不可逆反応の吸湿剤を入れても露点を調整しても良い。密閉容器への外気進入を防ぐ点からすると容器圧力を高くしても良いが、容器の耐圧範囲内である。
【００３５】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を保存する雰囲気の露点が−２０℃を超えると、雰囲気中の水分が窒化ケイ素粉末表面に吸着する量が多くなる。そうすると、シラザン基が加水分解されてシラノール基になり、シラミン基とシラザン基合計のモル濃度（Ｎ）と、シラノール基のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）が２以下になり、スラリー粘度が高くなって、良好な焼結体や離型層が得られなくなる。また、吸着水分量が多くなると粒子の接触点に水分が吸着し、毛管圧力により粒子が凝集し、スラリー粘度が高くなる。
【００３６】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を保存する雰囲気の温度が１℃よりも低くなると、粒子表面への水分凝縮が加速され、粉末の凝集が急速に進行し、スラリー粘度が上昇するので好ましくない。また、１℃未満に冷却した粉末をスラリー調製のため保存環境から室内に出した時、粉末が冷えすぎているため粉末表面に水分が凝縮するので好ましくない。一方、前記窒化ケイ素粉末を保存する雰囲気の温度が２００℃を超えると、水やアンモニアの脱離を伴いながらシラノール基、シラミン基、シラザン基の凝縮が著しくなってしまう。官能基が凝縮して消失し官能基のモル濃度が低くなると、表面官能基の水中でのプロトンの授受がなくなるので粒子の表面電位が低下し、分散性が悪くなることでスラリー粘度が上昇するので好ましくない。前記窒化ケイ素粉末を保存する雰囲気の温度範囲として、より好ましいのは２０〜１００℃である。
【００３７】
次に、第２の方法について説明する。
【００３８】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である素材からなる保存用袋に収容して保存し、保存期間を３６５日以内にすることを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法である。
【００３９】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である素材を加工して得られた保存用袋に収容して保存することで、少なくとも３６５日間は、前記Ｎ／Ｏを２．０以上に保つことが可能になる。
【００４０】
水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である素材を加工して得られた保存用袋としては、延伸ナイロン／アルミニウム蒸着層／直鎖低密度ポリエチレンからなるアルミニウムラミネート袋（水蒸気透過度０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ）、或いはＰＥＴ／アルミナ蒸着層／シリケート・ポリビニルアルコールハイブリッドコーティング層とからなるアルミナラミネート袋（水蒸気透過度０．０４ｇ／ｍ２・ｄａｙ）等を使用することができる。
【００４１】
前記管理指標が２．３以上である窒化ケイ素粉末を、水蒸気透過度が０．１ｇ／ｍ２・ｄａｙより大きい素材を加工して得られた保存用袋に収容して、密閉して保存しても、保存時間の経過と共に、フィルムを透過した空気中の水分が前記窒化ケイ素粉末の粒子表面に影響を及ぼし、前記Ｎ／Ｏが徐々に変わり、３６５日経過以前に前記Ｎ／Ｏを２．０以上に保てない場合が生じることがある。前記Ｎ／Ｏが２．０未満になった場合、前記窒化ケイ素粉末でスラリーを調製すると凝集して、スラリー粘度が高くなる。
【００４２】
透過水蒸気の影響は保存用袋の表面積の影響を受ける。保存用袋の表面積に対し粉末の量が少なすぎると、単位粉末量当たりの透過水蒸気量が多くなりすぎて効果がなくなる。封筒形状の保存用袋に液体を充填したときの最大容量Ｖｍａｘ（ｃｍ３）は、短辺をａ（ｃｍ）、長辺をｂ（ｃｍ）とすると、下記の式（１）から求められる（大須賀弘著「食品包装用フィルム」日報）。
【００４３】
Ｖｍａｘ＝（０．３３×ａ×ｂ２）−（０．１１×ａ３）・・・・（１）
【００４４】
保存用袋に充填する窒化ケイ素粉末の容量は、粉末の重量と嵩密度から算出することができる。本発明での粉末の充填率、即ち（窒化ケイ素粉末の容量）／（保存用袋の最大容量）の値は、０．３以上が好ましい。（窒化ケイ素粉末の容量）／（袋の最大容量）が０．３未満であると袋面積に対して粉末が少なすぎ、単位粉末量あたりの透過水蒸気量が多くなりすぎ、粉末の凝集が進行しスラリー粘度が高くなりやすい。０．７を超えると、保存用袋の形状が円柱形状に近くなり積み重ねができなくなることや粉末が多すぎて袋が破れやすくなるなど、保存用袋の取扱が困難になる。
【００４５】
また本発明は、前記保存の期間を２００日以上にすることができる窒化ケイ素粉末の管理方法である。本発明によれば、２００日以上にわたって前記管理指標を２．０以上に保つことができ、２００日以上の保存期間を経ても、適切なスラリー粘度の窒化ケイ素スラリーを得ることが可能な窒化ケイ素粉末を提供できる。
【００４６】
また本発明は、定期的に前記管理指標を測定して２．０以上であることを確認することを特徴とする窒化ケイ素粉末の管理方法である。本発明によれば、窒化ケイ素粉末を使用する前に、前記管理指標を測定することで、それが良品であること、すなわち、適切なスラリー粘度の窒化ケイ素スラリーを得ることが可能な窒化ケイ素粉末であることを確認できる。
【００４７】
本発明によれば、窒化ケイ素粉末の粒子表面の単位表面積あたりの−Ｓｉ２−ＮＨ基（シラミン基）と−Ｓｉ−ＮＨ２基（シラザン基）とを併せた官能基のモル濃度（Ｎ）と、前記窒化ケイ素粉末の単位表面積あたりの−Ｓｉ−ＯＨ基（シラノール基）のモル濃度（Ｏ）との比（Ｎ／Ｏ）を管理指標とし、該管理指標を２．０以上に保つ保管条件を予め測定し、その条件内で保管することで、適切なスラリー粘度の窒化ケイ素スラリーを得ることが可能な窒化ケイ素粉末を確実に提供できる。また、本発明によれば、定期的に前記管理指標を測定して２．０以上であれば良品とすることができるので、窒化ケイ素粉末を使用する前に、適切なスラリー粘度の窒化ケイ素スラリーを得ることが可能な窒化ケイ素粉末であることを確認できる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
以下の実施例及び比較例では比表面積１０．５ｍ２／ｇ、嵩密度０．４０ｇ／ｍｌの窒化ケイ素粉末を使用した。
【００５０】
（露点）
窒化ケイ素粉末の保存時の雰囲気の露点は静電容量式露点計（ＳＡＮＺＯ社製、ＤＰ３００）で測定した。
【００５１】
（比表面積、粒度分布）
窒化ケイ素粉末の比表面積は窒素ガス吸着によるＢＥＴ１点法（島津製作所社製、フローソーブ２３００）で測定し、粒度分布はレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所社製、ＬＡ−９５０）で測定した。
【００５２】
（表面官能基濃度）
窒化ケイ素粉末表面のシラノール基、シラミン基、シラザン基のモル濃度比は、飛行時間型二次イオン質量分析装置（アルバック・ファイ社製、ＴＯＲＩＦＴ  Ｖ）で測定した。シラミン基とシラザン基を合わせたモル濃度は正電荷を帯びたＳｉ２Ｎ（質量数７０）の強度（Ｎ）とし、シラノール基モル濃度は正電荷を帯びたＳｉＯＨ（質量数４５）の強度（Ｏ）として、モル濃度比（Ｎ／Ｏ）を算出した。
【００５３】
（スラリー粘度）
スラリーは、窒化ケイ素粉末３０ｇを用いて、窒化ケイ素粉末４０質量％とイオン交換水６０質量％を混合し、１時間ボールミルして得た。スラリー粘度はＥ型粘度計（トキメック社製  ＶＩＳＣＯＮＩＣ  ＥＬＤ型）で、スラリー温度２０℃、ローター回転数１０ｒｐｍで測定した。
【００５４】
（実施例１、実施例２、比較例３）
内部の空気を循環できるバルブが配設された、内容積５Ｌの流通式ガラスデシケーターに、ガラストレーに入れた窒化ケイ素粉末２００ｇを収容した。ヒートレス吸着式エアドライヤーで、露点を−４０、−２０、及び０℃に調整した空気をデシケーター中に流量０．１Ｌ／ｍｉｎで流通させながら、２０℃に保った状態で窒化ケイ素粉末を保存した。所定の期間経過毎に粉末を取り出し、すぐに比表面積、粒度分布、表面官能基のモル濃度比及びスラリー粘度を測定した。結果を表１に示す。実施例１及び２ではスラリー粘度の上昇は見られなかったが、比較例１では、保存期間２００日でＮ／Ｏが１．８になってスラリー粘度が上昇し、また、保存期間２００日で、Ｎ／Ｏが１．２になってＥ型粘度計の測定上限である６００ｍＰａ・ｓ以上の粘度に上昇した。
【００５５】
【表１】
2013203613.tif 000002
【００５６】
（実施例３、比較例２）
内部の空気を循環できるようなバルブのついた内容積５Ｌのステンレス製の流通式デシケーターに、ステンレス製トレーに入れた窒化ケイ素粉末２００ｇを収容した。ヒートレス吸着式エアドライヤーで露点を−２０℃に調整した０．１Ｌ／ｍｉｎの空気をデシケーター中に流通させながら、１８０℃及び３００℃に保った状態で窒化ケイ素粉末を保存した。所定の期間経過毎に窒化ケイ素粉末を取り出し、すぐに比表面積、粒度分布、表面官能基のモル濃度比、及びスラリー粘度を測定した。結果を表３に示す。実施例５ではスラリー粘度の上昇は見られなかったが、比較例３では、保存期間１００日でＮ／Ｏが１．９になってスラリー粘度が上昇し、保存期間２００日でＥ型粘度計の測定上限である６００ｍＰａ・ｓ以上の粘度に上昇した。
【００５７】
【表２】
2013203613.tif 000003
【００５８】
（実施例４）
水蒸気透過度が０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙである、袋の外側から順に、延伸ナイロン／アルミニウム蒸着層／直鎖低密度ポリエチレンで構成される縦１７ｃｍ、横１２ｃｍの保存用袋を作製し、その中に、窒化ケイ素粉末を０．２ｋｇ収容して、インパルスシーラーで加熱圧着して、密閉した。このときの（窒化ケイ素粉末の容量）／（袋の最大容量）の値は０．５２である。保存用袋を、温度２０℃、湿度４０％に調整した恒温恒湿槽に入れ、窒化ケイ素粉末を保存した。所定の期間経過毎に窒化ケイ素粉末を取り出し、すぐに比表面積、粒度分布、表面官能基のモル濃度比、及びスラリー粘度を測定した。結果を表２に示す。
【００５９】
（実施例５）
水蒸気透過度が０．０４ｇ／ｍ２・ｄａｙである、袋の外側から順に、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）／アルミナ蒸着層／シリケート・ポリビニルアルコールハイブリッドコーティングで構成される縦１７ｃｍ、横１２ｃｍの保存用袋を作製し、その中に、窒化ケイ素粉末を０．２ｋｇ収容して、インパルスシーラーで加熱圧着して、密閉した。このときの（窒化ケイ素粉末の容量）／（袋の最大容量）の値は０．５２である。保存用袋を、温度２０℃、湿度４０％に調整した恒温恒湿槽に入れ、窒化ケイ素粉末を保存した。所定の期間経過毎に窒化ケイ素粉末を取り出し、すぐに比表面積、粒度分布、表面官能基のモル濃度比、及びスラリー粘度を測定した。結果を表２に示す。
【００６０】
（比較例２）
水蒸気透過度が３６ｇ／ｍ２・ｄａｙである低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）で構成される縦１７ｃｍ、横１２ｃｍの保存用袋を作製し、その中に、窒化ケイ素粉末を０．２ｋｇ収容して、インパルスシーラーで加熱圧着して、密閉した。このときの（窒化ケイ素粉末の容量）／（袋の最大容量）の値は０．５２である。保存用袋を、温度２０℃、湿度４０％に調整した恒温恒湿槽に入れ、窒化ケイ素粉末を保存した。所定の期間経過毎に窒化ケイ素粉末を取り出し、すぐに比表面積、粒度分布、表面官能基のモル濃度比、及びスラリー粘度を測定した。結果を表２に示す。
【００６１】
実施例４及び５では、保存日数３６５日でもスラリー粘度の上昇は見られなかったが、比較例２では、保存日数２００日でＮ／Ｏが１．８になってスラリー粘度が上昇し、保存日数３６５日でＥ型粘度計の測定上限である６００ｍＰａ・ｓ以上の粘度に上昇した。
【００６２】
【表３】
2013203613.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る管理指標を用いて窒化ケイ素粉末を管理し、その管理指標で管理された窒化ケイ素粉末を用いることで、常時、一定品質の窒化ケイ素焼結体を製造でき、信頼性の高い工具等の耐摩耗用部材、自動車部品等の高温構造用部材の製造が可能になる。また、多結晶シリコンインゴット用鋳造鋳型に、常時、一定品質の離型層を形成することができ、多結晶シリコンインゴットの歩留まりが上がることで、より信頼性の高い太陽電池を製造すること可能になる。