專利名稱：一氧化硅蒸鍍材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造作為食品、醫(yī)療品、醫(yī)藥品等的包裝材料具有優(yōu)良阻氣性的硅氧化物蒸鍍膜的一氧化硅蒸鍍材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
在食品包裝領(lǐng)域，需要防止包裝中所含的油脂和蛋白質(zhì)變質(zhì)，即抑制可能由透過包裝材料的氧、水蒸氣、芳香性氣體等引起的氧化造成的品質(zhì)劣化。
另外，對于醫(yī)療品、醫(yī)藥品，需要更高級別的內(nèi)容物的變質(zhì)或劣化抑制。
因此，需要對使內(nèi)容物變質(zhì)的氧、水蒸氣、芳香性氣體等具有高阻氣性的材料作為食品、醫(yī)療品、醫(yī)藥品等的包裝材料。
這樣的具有高阻氣性的包裝材料包括蒸鍍膜，其中通過在高分子膜上蒸鍍而沉積硅氧化物。特別地，對氧、水蒸氣、芳香性氣體等具有優(yōu)良阻氣性的一氧化硅蒸鍍材料引人注目。
關(guān)于作為用于形成這樣的一氧化硅蒸鍍膜的一氧化硅蒸鍍材料，將含有粉末狀硅和粉末狀二氧化硅的混合物的原料在真空中高溫升華，并將通過反應(yīng)生成的一氧化硅氣體在沉積基材上沉積并濃縮，從而制造了蒸鍍材料。該制造方法稱為真空濃縮法。
由于通過真空濃縮法制造的一氧化硅蒸鍍材料是通過大量的制造工序制造的，因此該材料十分昂貴；另外，也產(chǎn)生以下的問題即，厚度方向上的材料組成不均勻。
詳細(xì)地說，在最后沉積在沉積基材上的蒸鍍材料的表面附近沒有問題；但是，最初沉積在沉積基材上的部分具有針狀組成，并且當(dāng)該部分作為蒸鍍材料在另一膜表面上形成膜時，飛濺現(xiàn)象大量發(fā)生，從而產(chǎn)生以下問題即，在得到的一氧化硅蒸鍍膜中產(chǎn)生針眼等的缺陷，從而使耐透過性劣化。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種一氧化硅蒸鍍材料，其是由當(dāng)該材料在另一膜(通過真空濃縮法制造的一氧化硅蒸鍍材料)表面上作為膜形成時不易產(chǎn)生飛濺的結(jié)構(gòu)；以及其制造方法。
本發(fā)明人對于可以抑制形成一氧化硅蒸鍍膜時的飛濺的一氧化硅蒸鍍材料的物質(zhì)和組成進(jìn)行了大量研究。結(jié)果本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，材料本身的脆度對飛濺現(xiàn)象具有大的影響。另外，作為對于不易產(chǎn)生飛濺的這種材料的脆度進(jìn)行的努力研究的結(jié)果，本發(fā)明人將用于評價壓粉的磨耗試驗(yàn)(rattler test)應(yīng)用于一氧化硅蒸鍍材料，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)這樣的材料具有特定的耐重量減少率(磨耗值)時，可以抑制飛濺的產(chǎn)生。
另外，在本發(fā)明中，磨耗值是通過日本粉末冶金工業(yè)協(xié)會(JPMA)的標(biāo)準(zhǔn)“JPMA P11-1992金屬壓粉磨耗值的測定方法”記載的方法測定的。
另外，作于對于具有特定磨耗值的一氧化硅蒸鍍材料制造方法所進(jìn)行的大量研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過形成在常規(guī)的真空濃縮法中被加熱和升華的蒸鍍材料的上升中用作沉積和濃縮基材的圓筒管的內(nèi)圓周面作為特定的形成的內(nèi)圓周面，使得圓筒管上部的內(nèi)徑小于下部的內(nèi)徑，并且在該內(nèi)圓周面上沉積和濃縮升華的材料，可以穩(wěn)定得到具有特定磨耗值的一氧化硅蒸鍍材料，并且可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。由此完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明是通過真空濃縮法制造的一氧化硅蒸鍍材料，其特征在于，該蒸鍍材料的磨耗試驗(yàn)重量減少率(磨耗值)為1.0％或更低。
另外，本發(fā)明是制造一氧化硅蒸鍍材料的方法，其特征在于，當(dāng)通過在用作沉積基材的管狀內(nèi)圓周面上濃縮通過加熱升華特定的原料得到的蒸氣原料而得到一氧化硅蒸鍍材料時，使用這樣的沉積基材其中形成管的內(nèi)圓周壁作為相對于垂直線傾斜例如1～45度的傾斜內(nèi)圓周面，從而使筒體的上部的直徑減小。
附圖簡述

圖1是說明用于制造一氧化硅蒸鍍材料的本發(fā)明方法中使用的制造裝置的一例的說明圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的一氧化硅蒸鍍材料制造方法將根據(jù)圖1的制造裝置的例子詳細(xì)說明。該裝置具有這樣的結(jié)構(gòu)沉積室2安裝在原料室1之上，并且該裝置設(shè)置在真空室3內(nèi)。
這里，原料室1由圓筒體構(gòu)成；在該原料室1中央插入和設(shè)置了具有有底圓筒管的原料容器4。具有(例如)電熱器的加熱源5設(shè)置在原料室1的周圍，并且由加熱源5引起的升華反應(yīng)過程產(chǎn)生的一氧化硅氣體從原料室1的開放上端上升。設(shè)置沉積室2以使在原料室1中升華的一氧化硅氣體沉積；升華的氣體成分上升并通過沉積基材6的內(nèi)部，沉積基材6設(shè)置在原料室1的原料容器4之上從而該基材6與開放上端開口相通。
沉積基材6具有不銹鋼制的截頭圓錐管或截頭角錐管。即，沉積基材6具有這樣的形狀上端側(cè)被收緊使得通常的圓筒管或角管的上端內(nèi)徑比下端內(nèi)徑小。用于使升華的一氧化硅氣體沉積的內(nèi)圓周面形成傾斜面，該傾斜面相對于垂直線傾斜規(guī)定的角度。另外，中央開有口的蓋子7設(shè)置成蓋子7可以從基材的上端自由附著脫離。
沉積基材6是使用整體式管狀體為例進(jìn)行說明的。但是，沉積基材不必是整體式的；該基材也可以是分割成任意數(shù)目的部分的分割型基材。另外，所有內(nèi)圓周面為傾斜面、或該內(nèi)圓周面在圓周方向上連續(xù)并不是絕對必須的；例如，在多角形管的情況下，在角部相鄰的傾斜面之間可以具有間隙。另外，也可以使用這樣的結(jié)構(gòu)其中具有本發(fā)明的傾斜內(nèi)圓周面的分割型管狀體設(shè)置在另一通常的管狀體內(nèi)并被支撐。
在本發(fā)明中，沉積基材6的內(nèi)圓周面作為如下規(guī)定的傾斜面形成即，這是為獲得抑制飛濺發(fā)生的高質(zhì)量一氧化硅蒸鍍材料，即磨耗試驗(yàn)重量減少率(磨耗值)為1.0％或更低的一氧化硅蒸鍍材料而進(jìn)行的。
本發(fā)明人進(jìn)行的各種試驗(yàn)的結(jié)果是確認(rèn)了飛濺的發(fā)生可以通過滿足磨耗值要求而得到抑制。推測即使在1度的輕微傾斜的情況下，從原料室到沉積基材的輻射熱發(fā)生變化，從而沉積室中的氣體對流及沉積基材的溫度分布等也發(fā)生變化，所以滿足了磨耗值要求，使得飛濺的發(fā)生被抑制；但是，這種效果的詳細(xì)原因不明。
另外，如果傾斜角度超過45度，沉積的一氧化硅沉積層從沉積基材上剝離的頻率增加；因此，為獲得整體厚度均勻的均勻一氧化硅蒸鍍材料，優(yōu)選將沉積基材的傾斜設(shè)定在1度至45度范圍內(nèi)。2度或更高、或2度～20度的范圍更優(yōu)選。
如果設(shè)置在真空室3中的沉積室2內(nèi)的壓力超過40Pa，沉積的一氧化硅沉積層的表面將形成具有凹凸的表面；因此，這樣的高壓是不優(yōu)選的。另一方面，如果壓力低于7Pa，沉積層的致密組織將下降；因此不優(yōu)選這樣的低壓。由壓力引起的沉積層的狀態(tài)發(fā)生顯著變化的原因還不明確；但是在7Pa～40Pa范圍以外的壓力下，磨耗值降不到1.0或更低，因此形成一氧化硅蒸鍍膜時不能充分抑制飛濺的發(fā)生。
在本發(fā)明中，沉積室2中的壓力控制手段可以是進(jìn)行從控制真空泵的閥使得通過室內(nèi)的真空計(jì)保持規(guī)定的壓力范圍的簡單控制到質(zhì)流控制的任何公知的手段或裝置。
在使用本發(fā)明的真空濃縮方法的制造裝置中，可以使用例如，在加熱源中任何公知的手段作為具有特征截頭圓錐管或截頭角錐管的形狀的沉積基材以外的裝置的結(jié)構(gòu)；但是，關(guān)于與真空室有關(guān)的結(jié)構(gòu)等，也可以使用任何公知的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例這里，作為置于如圖1所示的制造裝置的原料容器4中的原料，通過機(jī)構(gòu)粉碎半導(dǎo)體器件硅晶片得到的粉末硅(平均粒徑10μm或更小)和市售的粉末二氧化硅(平均粒徑10μm或更小)以規(guī)定的比例混合，使用純水將該混合物進(jìn)行濕式造粒，然后，干燥粒狀原料并用作混合原料。
將混合原料裝入原料室1的原料容器4，使用真空室3的排氣閥8，排氣到壓力為40Pa、25Pa、10Pa或7Pa的真空氣氛。然后，通過壓力計(jì)9確認(rèn)規(guī)定的壓力后，對原料室1的加熱源5充電，加熱原料室1內(nèi)部，在1100～1350℃的范圍的規(guī)定溫度下保持約1小時或更長的規(guī)定時間使發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化硅氣體。
這樣產(chǎn)生的一氧化硅氣體從原料室1上升并進(jìn)入沉積室2；然后該氣體沉積在被預(yù)熱至溫度300～800℃的沉積基材(傾斜角度為1度～45度)的內(nèi)圓周壁上。沉積在沉積基材6上的一氧化硅沉積層12在整個該基材6上以相同的厚度均勻沉積。
另外，為了比較，使用與上述本發(fā)明的實(shí)施例相同的混合原料，在壓力60Pa、40Pa、25Pa或5Pa的真空氣氛下使一氧化硅氣體在傾斜角度為60度、10度、0度(常規(guī)的沉積基材)的沉積基材上沉積。
通過磨耗試驗(yàn)對于在上述條件下制造的各一氧化硅蒸鍍材料測定了重量減少率。
另外，使用這樣得到的一氧化硅蒸鍍材料，通過電阻加熱蒸鍍裝置制造了一氧化硅蒸鍍膜。另外，觀察了一氧化硅蒸鍍膜形成時的飛濺現(xiàn)象的發(fā)生狀況。將上述的磨耗值和飛濺的發(fā)生狀況列在表1中。
從表1所示的結(jié)果可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例1～13的磨耗值均為1.0或更低，并且在形成一氧化硅膜的過程中幾乎不產(chǎn)生飛濺。特別地，將壓力降至10～25Pa，并且沉積基材的傾斜設(shè)定為2度或更大的實(shí)施例中，即使得到更低的磨耗值，在形成一氧化硅蒸鍍膜的過程中飛濺的發(fā)生也極低。
另一方面，比較例1是常規(guī)的實(shí)施例，其中在真空蒸鍍法中使用了無傾斜的沉積基材；此時，磨耗值高，即2.0％，并且在形成一氧化硅蒸鍍膜的過程中發(fā)現(xiàn)大量的飛濺發(fā)生。
同樣地，在即使使用有傾斜的沉積基材壓力也設(shè)定為60Pa的比較例2中，觀察到大量的飛濺發(fā)生。在壓力為40Pa或更低的條件得到滿足，且使用傾斜60度的沉積基材的比較例4和6中，沉積的一氧化硅沉積層被剝離，因此不能進(jìn)行試驗(yàn)。另外，在無傾斜的沉積基材在壓力低(25Pa)的狀態(tài)下使用的比較例5中，產(chǎn)生大量的飛濺，在使用傾斜10度的沉積基材且壓力降至5Pa的比較例7的情況下，沉積層脆，飛濺的發(fā)生多。
從這些比較例得到的結(jié)果可以看出，如果沉積基材傾斜1～45度，并且更優(yōu)選如果沉積室內(nèi)的壓力為7～40Pa，則在形成一氧化硅蒸鍍膜的過程中的飛濺現(xiàn)象可以抑制。
表1

工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明通過使通過真空濃縮法制造的一氧化硅蒸鍍材料具有1.0％或更低的磨耗試驗(yàn)重量減少率(磨耗值)，使得可以得到在往另一膜上形成膜時難以產(chǎn)生飛濺，耐透過性優(yōu)良的一氧化硅蒸鍍膜。
在本發(fā)明中，在通過真空濃縮法制造一氧化硅蒸鍍材料時，通過使用由整體式截頭圓錐管或截頭角錐管、或分割型的截頭圓錐管狀體或截頭角錐管狀體構(gòu)成的沉積基材，可以穩(wěn)定批量生產(chǎn)磨耗值為1.0％或更低的一氧化硅蒸鍍材料。
在本發(fā)明中，在通過上述的真空濃縮法制造時，通過將沉積基材內(nèi)的壓力控制在7Pa～40Pa，可以制造磨耗值更小、成膜時飛濺現(xiàn)象顯著減少的一氧化硅蒸鍍材料。
權(quán)利要求
1.一種由真空濃縮法制造的一氧化硅蒸鍍材料，其磨耗試驗(yàn)重量減少率(磨耗值)為1.0％或更低。
2.一種制造一氧化硅蒸鍍材料的方法，其中將通過加熱升華原料得到的蒸發(fā)原料在沉積基材表面上沉積凝縮而得到一氧化硅蒸鍍材料時，使用內(nèi)圓周壁形成為傾斜面從而管體的上部側(cè)內(nèi)徑比下部側(cè)的內(nèi)徑小的管狀沉積基材，并且蒸發(fā)原料在傾斜的內(nèi)圓周面上沉積凝縮。
3.權(quán)利要求2所述的制造一氧化硅蒸鍍材料的方法，其中管的內(nèi)圓周壁形成為傾斜面的沉積基材的內(nèi)圓周壁被分割。
4.權(quán)利要求2所述的制造一氧化硅蒸鍍材料的方法，其中沉積基材內(nèi)的氣氛為7Pa～40Pa的真空氣氛。
5.權(quán)利要求2所述的制造一氧化硅蒸鍍材料的方法，其中沉積基材的傾斜的內(nèi)圓周面是相對于垂直線傾斜1度～45度的傾斜面。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一氧化硅蒸鍍膜形成時的飛濺現(xiàn)象的產(chǎn)生顯著減少的一氧化硅蒸鍍材料及其制造方法，在將硅粉末與二氧化硅粉末的混合物在真空下的原料室內(nèi)加熱、反應(yīng)，以產(chǎn)生一氧化硅氣體，一氧化硅在設(shè)置在原料室上部的沉積室中的沉積基材上沉積的方法中，通過使用圓周壁相對于垂線傾斜1度～45度并且上端內(nèi)徑比下端內(nèi)徑小的圓筒體作為沉積基材，并且在沉積室的壓力為7Pa～40Pa的真空氣氛下制造，可以制造磨耗試驗(yàn)的重量減少率(磨耗值)為1.0％或更低，一氧化硅蒸鍍膜形成時的飛濺現(xiàn)象的產(chǎn)生少的一氧化硅蒸鍍材料。
文檔編號C23C14/10GK1547622SQ0281662
公開日2004年11月17日 申請日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者西岡和雄 申請人:住友鈦株式會社