[发明专利]低热膨胀性填料及其制造方法、以及玻璃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及由控制了粒径的粗粒子的六方晶系磷酸锆粉末构成的低热膨胀性填料及其制造方法、以及含有该填料的玻璃组合物。本发明的低热膨胀性填料通过在需要控制热膨胀性的玻璃材料中配合，可以作为表现低热膨胀特性的添加剂使用，含有该填料的玻璃组合物可以用于等离子显示器(PDP)、荧光显示管或LSI封装等密封用途等中。

背景技术

磷酸锆中存在非晶质的磷酸锆和具有2维层状结构或3维网眼状结构的晶质的磷酸锆。其中，具有3维网眼状结构的六方晶系磷酸锆的耐热性、耐化学药品性、耐放射线性和低热膨胀性等优异，所以对放射性废弃物的固定化、固体电解质、气体吸附/分离剂、催化剂、抗菌剂原料和低热膨胀性的填料等正在研究。

迄今为止，已知有各种成分的六方晶系磷酸锆作为低热膨胀性粉末，例如，专利文献1和非专利文献1等中公开有NaZr₂(PO₄)₃、CaZr₄(PO₄)₆、KZr₂(PO₄)₃等。

通常，这些磷酸锆的合成法中，已知有：通过干式对原料加以混合后，使用烧成炉等在1000℃以上进行烧成，由此合成的烧成法(例如参照专利文献2、专利文献4)；在水中或含有水的状态下，对原料加以混合后进行加压加热而合成的水热法；以及在水中对原料加以混合后，在常压下进行加热来合成的湿式法(例如参照专利文献3)等。

这些合成法中，烧成法由于原料不容易均匀混合，所以是难以得到均质的组成的磷酸锆的方法。进而，在基于烧成的结晶化中通过烧结生成块状物，所以要想形成特定的粒度的粉末状需要进行粉碎处理，但由于结晶性高的磷酸锆硬度高，所以容易有粉碎装置的磨耗、由磨耗物导致的污染，并且不能控制被粉碎的晶体的形状或粒度，因此制造具有本发明的公开的狭窄的范围的粒度分布的粒子的方法是未知的。

玻璃组合物中含有大粒径的磷酸锆时，有玻璃强度不足，难以应用到微细的加工中的情况。另一方面，粒径过小时，难以表现低热膨胀特性，而且有使玻璃熔融时的流动性下降的影响。尤其是流动性下降随着粒径越小影响越大，因此对于粒度分布幅度变宽的粉碎品而言，存在因所含的微粒成分而使玻璃组合物的熔融流动性下降的问题。

另外，使用烧成法的磷酸锆作为低热膨胀性填料时，为了防止微裂纹的发生、降低气孔、提高热的稳定性而需要致密化，因此不得不加入MgO等烧结助剂(例如参照非专利文献1)。但是，烧结助剂等杂质成分在与玻璃的熔融时成为腐蚀的原因，有可能不能表现充分的热膨胀性，因此达不到根本上的生产率改善。

另一方面，专利文献3中公开了湿式法或水热法容易得到均质的磷酸锆粉末。但是，湿式法或水热法中，由于本来就容易生成微粒，得到能够期待高流动性的粒径大于1μm的晶质粉末在技术上较困难。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平02-267137号公报

专利文献2：日本特开2000-290007号公报

专利文献3：日本特开平05-017112号公报

专利文献4：日本特开平03-83905号公报

非专利文献

非专利文献1：太田繁孝、山井巌、《低热膨胀KZr₂(PO₄)₃陶瓷的作成》(低熱膨胀KZr₂(PO₄)₃セラミツク的作成)、窑业协会志、1987年、95卷、5号、p531-537.

发明内容

发明想要解决的问题

本发明的课题在于提供在玻璃中配合时表现低热膨胀特性，且使玻璃在熔融状态时的流动性不受损的低热膨胀性填料以及含有该填料的玻璃组合物。

用于解决问题的方法

本发明人等为解决上述课题进行精心研究，结果是通过以碳酸锆为原料的制法，完成了由具有以体积基准计0.8μm以上50μm以下的粒度为95％以上的特定粒度分布且兼具高的结晶性的六方晶系磷酸锆粉末构成的低热膨胀性填料的发明。并且，发现含有该填料的玻璃组合物在熔融状态下的流动性优异、且表现低热膨胀特性，从而完成了含有该填料的玻璃组合物的发明。

发明的效果