有機無機ハイブリッドガラス状物質とその製造方法
【課題】軟化温度が極めて低く、紫外領域の波長のレーザ光照射に対し可視の波長領域における透過率が５％以上低下せず、可視光透過率も高い透明な材料はなかった。
【解決手段】３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上となる有機無機ハイブリッドガラス状物質。軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有する特徴も持つ。
【解決手段】３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上となる有機無機ハイブリッドガラス状物質。軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有する特徴も持つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゾルゲル法に用いられる原料を出発原料とする有機無機ハイブリッドガラス状物質とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
６００℃以下で軟化する材料としては、高分子材料や低融点ガラスなどが有名であり、古くから封着・封止材料、パッシベーションガラス、釉薬など、多くのところで用いられてきた。高分子材料と低融点ガラスでは、その諸物性が異なるので、その使用できる環境に応じて使い分けられてきた。一般的には、耐熱性や気密性能が優先される場合にはガラスが、耐熱性や気密性能以外の特性が優先される分野では高分子材料に代表される有機材料が使われてきた。しかし、昨今の技術進歩に伴い、これまで要求されなかった特性も着目され、その特性をもった材料の開発が期待されている。
【０００３】
このため、耐熱性や気密性能を増能させた高分子材料や、軟化領域を低温化させたガラスいわゆる低融点ガラスの開発が積極的になされている。特に、耐熱性や気密性能が要求される電子材料市場において、PbO-SiO2-B2O3系あるいはPbO-P2O5-SnF2系ガラスなどに代表される低融点ガラスは、電子部品の封着、被覆などの分野で不可欠の材料となっている。また、低融点ガラスは高温溶融ガラスに比べ、その成形加工に要するエネルギーひいてはコストを抑えられるため、省エネルギーに対する昨今の社会的要請とも合致している。さらに、光機能をもつ有機物を破壊しない温度で溶融することが可能ならば、光機能性有機物含有（非線形）光学材料のホストとして光スイッチなどの光情報通信デバイスなどへの応用が期待される。このように、一般的な溶融ガラスの特徴である耐熱性や気密性能を有し、かつ高分子材料のように種々の特性を得やすい材料は多くの分野で要望され、特に低融点ガラスにその期待が集まっている。さらに、有機無機ハイブリッドガラスも低融点ガラスの一つとして着目されている。
【０００４】
低融点ガラスでは、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｐ−Ｆ−Ｏ系ガラス（例えば、非特許文献１参照）に代表されるTickガラスが有名であり、１００℃前後にガラス転移点を持ち、しかも優れた耐水性を示すので、一部の市場では使われてきている。しかしながら、この低融点ガラスはその主要構成成分に鉛を含むので、昨今の環境保護の流れから代替材料に置き換える必要性がでてきている。さらには、Tickガラスに対する要求特性も大きく変化していると同時に、その要望も多様化している。
【０００５】
一般的なガラスの製造方法としては、溶融法と低温合成法が知られている。溶融法はガラス原料を直接加熱することにより溶融してガラス化させる方法で、多くのガラスがこの方法で製造されており、低融点ガラスもこの方法で製造されている。しかし、低融点ガラスの場合、融点を下げるために、鉛やアルカリ、ビスマスなどの含有を必要とするなど、構成できるガラス組成には多くの制限がある。
【０００６】
一方、非晶質バルクの低温合成法としては、ゾルゲル法、液相反応法及び無水酸塩基反応法が考えられている。ゾルゲル法は金属アルコキシドなどを加水分解−重縮合し、５００℃を超える温度（例えば、非特許文献２参照）、通常は７００〜１６００℃で熱処理することにより、バルク体を得ることができる。しかし、ゾルゲル法で作製したバルク体を実用材料としてみた場合、原料溶液の調製時に導入するアルコールなど有機物の分解・燃焼、又は有機物の分解ガス若しくは水の加熱過程における蒸発放出などのために多孔質となることが多く、耐熱性や気密性能には問題があった。このように、ゾルゲル法によるバルク製造ではまだ多くの問題が残っており、特に低融点ガラスをゾルゲル法で生産することはなされていない。
【０００７】
さらに、液相反応法は収率が低いために生産性が低いという問題の他、反応系にフッ酸などを用いることや薄膜合成が限度とされていることなどから、現実的にバルク体を合成する手法としては不可能に近い状態にある。
【０００８】
無水酸塩基反応法は、近年開発された手法であり、低融点ガラスの一つである有機無機ハイブリッドガラスの製作も可能（例えば、非特許文献３参照）であるが、まだ開発途上であり、すべての低融点ガラスが製作できているわけではない。
【０００９】
したがって、多くの低融点ガラスの製造は、低温合成法ではなく、溶融法により行われてきた。このため、ガラス原料を溶融する都合上からそのガラス組成は制限され、生産できる低融点ガラスとなると、その種類は極めて限定されていた。
【００１０】
なお、現時点では耐熱性や気密性能から、低融点ガラスが材料として有力であり、低融点ガラスに代表される形で要求物性が出されることが多い。しかし、その材料は低融点ガラスにこだわるものではなく、要求物性が合致すれば、ガラス以外の低融点あるいは低軟化点物質で大きな問題はない。
【００１１】
すなわち、現在の低融点ガラスよりも低軟化点で、鉛を含まず、化学的耐久性を有しながら、透明である物質はこれまでなかった。
【００１２】
公知技術をみれば、ゾルゲル法による石英ガラス繊維の製造方法（例えば、特許文献１参照）が、ゾルゲル法による酸化チタン繊維の製造方法（例えば、特許文献２参照）が、さらにはゾルゲル法による半導体ドープマトリックスの製造方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。また、溶融法によるＰ２Ｏ５−ＴｅＯ２−ＺｎＦ２系低融点ガラスが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭62-297236号公報
【特許文献２】特開昭62-223323号公報
【特許文献３】特開平1-183438号公報
【特許文献４】特開平7-126035号公報
【非特許文献１】P.A.Tick, Physics and Chemistry of Glasses, vol.25 No.6, pp.149-154(1984).
【非特許文献２】神谷寛一、作花済夫、田代憲子，窯業協会誌，pp.614−618，84(1976).
【非特許文献３】高橋雅英、新居田治樹、横尾俊信，New Glass, pp.8-13，17(2002).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
多くの低軟化点材料、特に低融点ガラスの製造は、溶融法により行われてきた。このため、そのガラス組成には多くの制限があり、ガラス原料を溶融する都合上、生産できる低融点ガラスは極めて限られていた。
【００１４】
一方、低温合成法のゾルゲル法で製造した場合、緻密化のために５００℃以上の処理温度が必要となるが、その温度で処理すると低融点ガラスとはならないので、結果として耐熱性や気密性能の良好な低融点ガラスを得ることはできなかった。特に、電子材料分野では、厳しい耐熱性や気密性能および耐ＵＶ性と低融点化に対応する低融点ガラス又はガラス以外の低融点材料もこれまで見出されていなかった。
【００１５】
特開昭62-297236号公報、特開昭62-223323号公報及び特開平1-183438号公報で開示された方法は、高温溶融でのみ対応可能であった材料生産を低温でも可能としたという功績はあるが、低融点ガラスを製造することはできない。また、ゾルゲル処理後には、５００℃以上での処理も必要である。一方、特開平7-126035号公報の方法では、転移点が３百数十℃のガラスを作製できることが開示されている。しかし、それ以下の転移点をもつガラスを鉛やビスマスなどを始めとする低融点化材料なしで製作した例はこれまでなかった。
【００１６】
すなわち、これまでの低融点ガラスの製造方法では、軟化温度が３５０℃以下で、厳しい耐光性、特に耐ＵＶ性、さらには紫外−可視域で高透明性を同時もつガラスを作ることはできなかった。また、ガラス以外の材料でもこのような特性を満たすものはなかった。さらには、最初に製作したガラスの軟化温度が３５０℃以下、特に１００℃以下であり、３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上となるガラスはこれまでなかったし、簡単に製造することもできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しないことを特徴とする有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００１８】
また、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上である上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００１９】
さらにまた、軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有する上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００２０】
さらにまた、ガラス状物質の一部又はすべてに不規則網目構造を有する上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００２１】
さらにまた、フェニル基を含有するこ上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、これまで製作することが極めて難しいとされてきた軟化温度が３５０℃以下、特に１００℃以下であり、紫外領域の波長のレーザ光照射に対し可視の波長領域における透過率が５％以上低下せず、可視光透過率も高い、低融点な有機無機ハイブリッドガラス状物質を生成することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質は３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない特徴を持つ。レーザ光照射により３００〜８００ｎｍの波長領域透過率が５％以上低下する場合、透過損失が増大や着色が起こる。紫外−可視光用光学部品として使用するためにはレーザ光照射による３００〜８００ｎｍの波長領域の透過率の低下が５％以内であることが好ましい。
【００２４】
本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質は３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上である。３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以下の場合、吸収した紫外光のエネルギーまたはそれにより発生した熱エネルギーによって、有機基が分解され可視光域における透過損失の増大や着色が起こる。紫外−可視光用光学部品として使用するためには３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上であることが好ましい。
【００２５】
また、軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、かつ溶融性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質である。軟化温度が５０℃未満ではその化学的安定性に問題があり、３５０℃を越えると作業性に問題がでてくる。軟化温度はその処理により変化する傾向にあるが、最終的な軟化温度は１００〜３００℃、さらには１２０〜２８０℃であることがより好ましい。同時に、溶融性を有することが必要である。この溶融性がないと、封着・封止材などに使用する場合、接着性に問題が発生する場合が多いからである。なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は、１０℃/minで昇温したＴＭＡ測定から判断した。すなわち、上記条件で収縮量を測定し、収縮量の変化開始温度を軟化温度とした。
【００２６】
有機無機ハイブリッドガラス状物質を製造する場合において、溶融性を有する原材料の濃縮、溶融後に減圧加熱処理を行い、さらに３００℃以上で高温熱処理することにより製造することが望ましい。熱処理する前の原材料は溶融性を有することが必要である。ここで、溶融性とは文字通り溶融する特性、すなわち、加熱することにより粘性が大幅に下がり、いわゆる溶融状態となる特性を指す。この溶融性がなければ、軟化することも溶融することもできないからである。なお、原材料の溶融・減圧加熱後に行う高温熱処理は３００℃以上の温度で行うことが好ましい。溶融は原材料の均一化を、減圧加熱は原材料全体の構造変化をゆっくりと行うことを、その後の高温熱処理は特定結合の変化を主目的とする。高温熱処理温度を３００℃以上とした理由は、高温熱処理温度が３００℃以下なら多大な時間を要するので、生産性等の産業上のメリットは小さいからである。高温熱処理温度が３００℃以上４００℃以下なら、３０分間以上３時間以下熱処理することが好ましい。また、高温熱処理温度が４００℃以上５５０℃以下なら、３０分間以下熱処理することが好ましい。
【００２７】
また、溶融性を有する原材料はフェニル基を含んでいることが好ましい。有機無機ハイブリッドガラス状物質の構造中に有機官能基Ｒを持つ金属ユニット、例えば（ＲｎＳｉＯ（４−ｎ）/２）（ｎ＝１、２、３から選択）で表されるケイ素ユニットを混入させることが重要である。このケイ素ユニットはフェニル基の金属ユニット(ＰｈｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、メチル基の金属ユニット(ＭｅｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、エチル基の金属ユニット(ＥｔｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、ブチル基の金属ユニット(ＢｔｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)(ｎ＝１〜３)等が代表的であるが、フェニル基の金属ユニットが最も有効であるからである。
【００２８】
また、溶融性を有する原材料はＤユニットを含んでいることが好ましい。Ｄユニットとはケイ素原子の４本の結合手のうち有機置換基との結合を除いた２本すべて又は１本が酸素原子を介してケイ素原子と結合したものであり、モル比で全ケイ素ユニット中の１５％以上５０％以下含有することが望ましい。１５％以下では溶融時の粘度が高すぎ、５０％以上では室温での強度が不十分となるためである。より望ましくは２０％以上４５％以下の含有量である。
【００２９】
また、高温熱処理は３００℃以上５５０℃以下で行うことが好ましい。３００℃未満での熱処理は極めて多大な時間を要するので、産業上のメリットがほとんど認められない一方、５５０℃を越えると反応が早く進みすぎ、その制御が難しくなり、かつ着色の問題が発生することがあるからである。より好ましくは４００℃以上５２５℃以下であり、さらに好ましくは４５０℃以上５００℃以下である。また、熱処理は有機官能基が分解しない程度の時間で行う必要があるので、例えば４００℃以上５５０℃以下で熱処理を行う場合は、熱処理時間が３０分以内であることが好ましい。３０分を越えた熱処理を行うと、有機官能基が分解することがあり、良好なガラス状物質を得られないためである。さらに好ましくは２０分以内、より好ましくは１０分以内である。また、例えば３００℃以上４００℃以下で熱処理を行う場合は、熱処理時間が３時間以内であることが好ましい。これらの条件は、光透過率の要求仕様によっても、有機官能基の種類によっても、さらには着色が許容される条件によっても異なるが、概ね上述の条件となることが多い。
【００３０】
なお、原材料を製造する方法としては、以下のようにして製造されることが好ましい。すなわち、出発原料は金属アルコキシドであり、その原料とする金属アルコキシドと水、酸触媒及びアルコールによる混合工程の後、濃縮工程、溶融工程、減圧加熱工程及び高温熱処理工程を経て製造される原材料が好ましい。この方法によれば、その安定性も高く、良好な品質を保ちながら低コストで製造することもできる。ここで、重要なのは溶融性であり、溶融性を有しない従来のゾルゲル法では製造できないことである。
【００３１】
濃縮工程の上限温度は沸点が１００℃を越すアルコール、例えば１１８℃の１−ブタノールを用いる場合では１００℃以下であるが、沸点が１００℃以下のアルコールでは沸点も考慮する方が望ましい。例えば、エタノールを用いる場合は、その沸点の８０℃以下とした方が良い結果となる傾向にある。これは、沸点を越えると、アルコールが急激に蒸発するので、アルコール量や状態変化から均一反応が達成されにくくなるためであると考えられる。
【００３２】
溶融工程は３０℃〜４００℃の温度で行われることが好ましい。３０℃よりも低い温度では、実質上溶融できない。また、４００℃を超えると、網目を形成する金属元素と結合する有機基が燃焼するために所望の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得られないばかりか、破砕したり、気泡を生じて不透明になったりする。望ましくは、１００℃以上３００℃以下である。
【００３３】
減圧加熱工程では２５０℃以上３００℃以下の温度でかつ０．１Ｔｏｒｒ以下の圧力下で処理されるのが好ましい。２５０℃よりも低い温度では、十分に反応を促進できない。３００℃を超えると、熱分解することがあり、安定したガラス状物質を得ることは難しくなる。このときの圧力が０．１Ｔｏｒｒを越えると、泡残りの問題が発生する。さらに、減圧加熱に要する時間は５分以上必要である。減圧加熱時間は、その処理量、処理温度及び反応活性な水酸基(−ＯＨ)の許容残留量により異なるが、一般的には５分未満では満足できるレベルに到達することは極めて難しい。また、長時間では生産性が下がってくるので、望ましくは１０分以上１週間以内である。
【００３４】
上記の溶融工程及び減圧加熱工程を経ることにより、安定化した有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることができる。従来のゾルゲル法では、前記の溶融工程も減圧加熱工程もないので、本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることはできない。
【００３５】
なお、加熱による溶融工程および減圧加熱工程において、不活性雰囲気下で行ったり、マイクロ波加熱も有効である。
【００３６】
また、従来のゾルゲル法では触媒として塩酸や硝酸が多く用いられていた。これは、他の触媒ではゲル化時間が長くなるためであったが、本発明の混合工程では硝酸や他の酸は好ましくはなく、塩酸又は酢酸を用いることが好ましい。より好ましいのは、酢酸である。なお、トリフロロ酢酸も有用である。
【００３７】
原料とする金属アルコキシドは有機置換基で置換されたアルコキシシランであり、有機置換基としてフェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基（ｎ−、ｉ−）、ブチル基（ｎ−、ｉ−、ｔ−）、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メルカプトメチル基、メルカプトプロピル基、３，３，３-トリフルオロプロピル基、３-トリフルオロアセトキシプロピル基、ビニル基、ベンジル基、スチリル基等から、アルコキシル基としてメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基（ｎ−、ｉ−）等から成る金属アルコキシドから選ばれることが好ましい。これらは、有機無機ハイブリッドガラス状物質、特に室温以下の低軟化となる透明状物質を製造する上で極めて有用な原料である。なお、上記以外の金属アルコキシドでも良い。また、金属アセチルアセトナート、金属カルボン酸塩、金属硝酸塩、金属水酸化物、及び金属ハロゲン化物等、ゾルゲル法で使われているものであれば製造は可能である。
【００３８】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、１−プロパノ-ル、２−プロパノール、１−ブタノール、２−メチル−１−プロパノ-ル、２−ブタノール、１.１−ジメチル−１−エタノール等が代表的であるが、これらに限定される訳ではない。
【００３９】
なお、混合工程ではアンモニアを用いることも有効である。このとき、用いるアンモニアはモル比で塩酸又は酢酸の１〜２０倍であることが好ましい。アンモニア、塩酸及び酢酸はいずれも触媒で、アンモニアと酢酸、又はアンモニアと塩酸の組み合わせとなり、アンモニアだけでは良好な結果を示さない。混合工程で用いるアンモニアがモル比で塩酸若しくは酢酸の１倍未満では、アルコキシドが完全に加水分解されずにガラス中にＴ２（−ＯＥｔ）が多く残り化学的安定性が劣るという問題が発生する。一方、混合工程で用いるアンモニアがモル比で塩酸若しくは酢酸の２０倍を越えると、加水分解-重縮合反応が急激に進行し均一な反応が達成されないという問題が発生する。より好ましくは、２〜１０倍の範囲である。
【００４０】
さらに、この場合、溶融工程後に粉砕・洗浄工程を経てアンモニウム塩を除去することが好ましい。アンモニウム塩があると、安定した有機無機ハイブリッドガラス状物質とならないことがあるからである。
【００４１】
また、上記の方法で製造された有機無機ハイブリッドガラス状物質は当然ながら全て対象となるが、その一部又はすべてに不規則網目構造をもつ有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００４２】
以下、実施例に基づき、述べる。
【実施例１】
【００４３】
出発原料には金属アルコキシドのフェニルトリエトキシシラン（PhSi(OEt)３）とジエトキシジフェニルシラン（Ph2Si(OEt)2）を用いた。混合工程として室温で１０ｍｌのフェニルトリエトキシシラン、４５ｍｌの水、２０ｍｌのエタノールに触媒である酢酸を加え、加熱反応工程として６０℃で１時間撹拌後、３ｍｌのジエトキシジフェニルシランを加えてさらに６０℃で２時間撹拌した。その後１５０℃で５時間かけて溶融し、２５０℃で１時間減圧加熱した後、室温まで冷却し透明状のいわゆる原材料を得た。さらに、この原材料を４００℃で５分間高温熱処理し、厚さが１ｍｍの透明状物質を得た。
【００４４】
波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザPL2143AX(EKSPLA,Lithuania)を用いて２５℃でこの透明状物質にレーザ光を１時間照射した。pulse durationは２７ｐｓ、pulse repetition rateは１０Ｈｚ、energy densityは１８０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００４５】
日立Ｕ３５００形自記分光光度計により、レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるこの透明状物質の光透過率を測定した結果を図１に示す。レーザ照射により３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率がはほとんど変化せず、その低下率は０．４％であり、５％以内であった。
【００４６】
また、レーザ照射前のこの透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は８７．６％であり、８５％以上であった。
【００４７】
この透明状物質の軟化温度は１２４℃であり、フェニル基の分解温度の約５００℃よりも低い温度であった。
【００４８】
なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は、１０℃/minで昇温したＴＭＡ測定から判断した。すなわち、上記条件で収縮量変化から軟化挙動を求め、その開始温度を軟化温度とした。
【００４９】
また、この透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、４００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が変化しなかったことから、高温熱処理後もＤユニットが消失することなく存在することが確認された。また、不規則網目構造を確認できたことも考慮すると、今回得た透明状物質は有機無機ハイブリッドガラス構造をとる物質、すなわち有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【実施例２】
【００５０】
実施例１とほぼ同様の原料及び同様の工程としたが、３００℃で２時間高温熱処理を行い、厚さが１ｍｍの透明状の物質を得た。
【００５１】
実施例１と同様にこの透明状物質にレーザ光を照射し、その前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、ほとんど変化せず、その低下率は０．５％であり、５％以内であった。
【００５２】
また、レーザ照射前のこの透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は８８．２％であり、８５％以上であった。
【００５３】
この透明状物質の軟化温度は１５０℃であり、フェニル基の分解温度の約５００℃よりも低い温度であった。
【００５４】
また、この透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、３００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が変化しなかったことから、高温熱処理後もＤユニットが消失することなく存在することが確認された。また、不規則網目構造を確認できたことも考慮すると、今回得た透明状物質は有機無機ハイブリッドガラス構造をとる物質、すなわち有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００５５】
（比較例１）
６００℃で高温熱処理を行ったこと以外は実施例１と同様の原料及び同様の工程とし、厚さが１ｍｍの黄色透明状の物質を得た。実施例１と同様にこの黄色透明状物質にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色い照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は１５．５％であり、５％以上であった。
【００５６】
また、レーザ照射前のこの黄色透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は６５．５％であり、８５％以下であった。
【００５７】
また、この黄色透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、６００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が低下したことから、高温熱処理にによりＤユニットの一部が消失したことが確認された。
【００５８】
（比較例２）
厚さが１ｍｍのアクリル樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に淡黄色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は５．８％であり、５％以上であった。
【００５９】
また、レーザ照射前のアクリル樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は２２．２％であり、８５％以下であった。
【００６０】
（比較例３）
厚さが１ｍｍのポリカーボネート樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は６．３％であり、５％以上であった。レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるポリカーボネート樹脂板の光透過率を測定した結果を図２に示す。
【００６１】
また、レーザ照射前のポリカーボネート樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は０．１％以下であり、８５％以下であった。
【００６２】
（比較例４）
厚さが１ｍｍのエポキシ樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は１４．５％であり、５％以上であった。レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるポリカーボネート樹脂板の光透過率を測定した結果を図３に示す。
【００６３】
また、レーザ照射前のエポキシ樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は４０．９％であり、８５％以下であった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
ＰＤＰを始めとするディスプレイ部品の封着・被覆用材料、光スイッチや光結合器を始めとする光情報通信デバイス材料、ＬＥＤチップを始めとする光学機器材料、光機能性（非線形）光学材料、接着材料等、低融点ガラスが使われている分野、エポキシ等の有機材料が使われている分野に利用可能である。さらには、ＵＶ光照射下での長時間使用に耐えるガラスやセラミックスの代用品としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【図２】本発明の比較例３で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【図３】本発明の比較例４で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゾルゲル法に用いられる原料を出発原料とする有機無機ハイブリッドガラス状物質とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
６００℃以下で軟化する材料としては、高分子材料や低融点ガラスなどが有名であり、古くから封着・封止材料、パッシベーションガラス、釉薬など、多くのところで用いられてきた。高分子材料と低融点ガラスでは、その諸物性が異なるので、その使用できる環境に応じて使い分けられてきた。一般的には、耐熱性や気密性能が優先される場合にはガラスが、耐熱性や気密性能以外の特性が優先される分野では高分子材料に代表される有機材料が使われてきた。しかし、昨今の技術進歩に伴い、これまで要求されなかった特性も着目され、その特性をもった材料の開発が期待されている。
【０００３】
このため、耐熱性や気密性能を増能させた高分子材料や、軟化領域を低温化させたガラスいわゆる低融点ガラスの開発が積極的になされている。特に、耐熱性や気密性能が要求される電子材料市場において、PbO-SiO2-B2O3系あるいはPbO-P2O5-SnF2系ガラスなどに代表される低融点ガラスは、電子部品の封着、被覆などの分野で不可欠の材料となっている。また、低融点ガラスは高温溶融ガラスに比べ、その成形加工に要するエネルギーひいてはコストを抑えられるため、省エネルギーに対する昨今の社会的要請とも合致している。さらに、光機能をもつ有機物を破壊しない温度で溶融することが可能ならば、光機能性有機物含有（非線形）光学材料のホストとして光スイッチなどの光情報通信デバイスなどへの応用が期待される。このように、一般的な溶融ガラスの特徴である耐熱性や気密性能を有し、かつ高分子材料のように種々の特性を得やすい材料は多くの分野で要望され、特に低融点ガラスにその期待が集まっている。さらに、有機無機ハイブリッドガラスも低融点ガラスの一つとして着目されている。
【０００４】
低融点ガラスでは、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｐ−Ｆ−Ｏ系ガラス（例えば、非特許文献１参照）に代表されるTickガラスが有名であり、１００℃前後にガラス転移点を持ち、しかも優れた耐水性を示すので、一部の市場では使われてきている。しかしながら、この低融点ガラスはその主要構成成分に鉛を含むので、昨今の環境保護の流れから代替材料に置き換える必要性がでてきている。さらには、Tickガラスに対する要求特性も大きく変化していると同時に、その要望も多様化している。
【０００５】
一般的なガラスの製造方法としては、溶融法と低温合成法が知られている。溶融法はガラス原料を直接加熱することにより溶融してガラス化させる方法で、多くのガラスがこの方法で製造されており、低融点ガラスもこの方法で製造されている。しかし、低融点ガラスの場合、融点を下げるために、鉛やアルカリ、ビスマスなどの含有を必要とするなど、構成できるガラス組成には多くの制限がある。
【０００６】
一方、非晶質バルクの低温合成法としては、ゾルゲル法、液相反応法及び無水酸塩基反応法が考えられている。ゾルゲル法は金属アルコキシドなどを加水分解−重縮合し、５００℃を超える温度（例えば、非特許文献２参照）、通常は７００〜１６００℃で熱処理することにより、バルク体を得ることができる。しかし、ゾルゲル法で作製したバルク体を実用材料としてみた場合、原料溶液の調製時に導入するアルコールなど有機物の分解・燃焼、又は有機物の分解ガス若しくは水の加熱過程における蒸発放出などのために多孔質となることが多く、耐熱性や気密性能には問題があった。このように、ゾルゲル法によるバルク製造ではまだ多くの問題が残っており、特に低融点ガラスをゾルゲル法で生産することはなされていない。
【０００７】
さらに、液相反応法は収率が低いために生産性が低いという問題の他、反応系にフッ酸などを用いることや薄膜合成が限度とされていることなどから、現実的にバルク体を合成する手法としては不可能に近い状態にある。
【０００８】
無水酸塩基反応法は、近年開発された手法であり、低融点ガラスの一つである有機無機ハイブリッドガラスの製作も可能（例えば、非特許文献３参照）であるが、まだ開発途上であり、すべての低融点ガラスが製作できているわけではない。
【０００９】
したがって、多くの低融点ガラスの製造は、低温合成法ではなく、溶融法により行われてきた。このため、ガラス原料を溶融する都合上からそのガラス組成は制限され、生産できる低融点ガラスとなると、その種類は極めて限定されていた。
【００１０】
なお、現時点では耐熱性や気密性能から、低融点ガラスが材料として有力であり、低融点ガラスに代表される形で要求物性が出されることが多い。しかし、その材料は低融点ガラスにこだわるものではなく、要求物性が合致すれば、ガラス以外の低融点あるいは低軟化点物質で大きな問題はない。
【００１１】
すなわち、現在の低融点ガラスよりも低軟化点で、鉛を含まず、化学的耐久性を有しながら、透明である物質はこれまでなかった。
【００１２】
公知技術をみれば、ゾルゲル法による石英ガラス繊維の製造方法（例えば、特許文献１参照）が、ゾルゲル法による酸化チタン繊維の製造方法（例えば、特許文献２参照）が、さらにはゾルゲル法による半導体ドープマトリックスの製造方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。また、溶融法によるＰ２Ｏ５−ＴｅＯ２−ＺｎＦ２系低融点ガラスが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭62-297236号公報
【特許文献２】特開昭62-223323号公報
【特許文献３】特開平1-183438号公報
【特許文献４】特開平7-126035号公報
【非特許文献１】P.A.Tick, Physics and Chemistry of Glasses, vol.25 No.6, pp.149-154(1984).
【非特許文献２】神谷寛一、作花済夫、田代憲子，窯業協会誌，pp.614−618，84(1976).
【非特許文献３】高橋雅英、新居田治樹、横尾俊信，New Glass, pp.8-13，17(2002).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
多くの低軟化点材料、特に低融点ガラスの製造は、溶融法により行われてきた。このため、そのガラス組成には多くの制限があり、ガラス原料を溶融する都合上、生産できる低融点ガラスは極めて限られていた。
【００１４】
一方、低温合成法のゾルゲル法で製造した場合、緻密化のために５００℃以上の処理温度が必要となるが、その温度で処理すると低融点ガラスとはならないので、結果として耐熱性や気密性能の良好な低融点ガラスを得ることはできなかった。特に、電子材料分野では、厳しい耐熱性や気密性能および耐ＵＶ性と低融点化に対応する低融点ガラス又はガラス以外の低融点材料もこれまで見出されていなかった。
【００１５】
特開昭62-297236号公報、特開昭62-223323号公報及び特開平1-183438号公報で開示された方法は、高温溶融でのみ対応可能であった材料生産を低温でも可能としたという功績はあるが、低融点ガラスを製造することはできない。また、ゾルゲル処理後には、５００℃以上での処理も必要である。一方、特開平7-126035号公報の方法では、転移点が３百数十℃のガラスを作製できることが開示されている。しかし、それ以下の転移点をもつガラスを鉛やビスマスなどを始めとする低融点化材料なしで製作した例はこれまでなかった。
【００１６】
すなわち、これまでの低融点ガラスの製造方法では、軟化温度が３５０℃以下で、厳しい耐光性、特に耐ＵＶ性、さらには紫外−可視域で高透明性を同時もつガラスを作ることはできなかった。また、ガラス以外の材料でもこのような特性を満たすものはなかった。さらには、最初に製作したガラスの軟化温度が３５０℃以下、特に１００℃以下であり、３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上となるガラスはこれまでなかったし、簡単に製造することもできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しないことを特徴とする有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００１８】
また、３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上である上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００１９】
さらにまた、軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有する上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００２０】
さらにまた、ガラス状物質の一部又はすべてに不規則網目構造を有する上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００２１】
さらにまた、フェニル基を含有するこ上記の有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、これまで製作することが極めて難しいとされてきた軟化温度が３５０℃以下、特に１００℃以下であり、紫外領域の波長のレーザ光照射に対し可視の波長領域における透過率が５％以上低下せず、可視光透過率も高い、低融点な有機無機ハイブリッドガラス状物質を生成することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質は３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しない特徴を持つ。レーザ光照射により３００〜８００ｎｍの波長領域透過率が５％以上低下する場合、透過損失が増大や着色が起こる。紫外−可視光用光学部品として使用するためにはレーザ光照射による３００〜８００ｎｍの波長領域の透過率の低下が５％以内であることが好ましい。
【００２４】
本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質は３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上である。３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以下の場合、吸収した紫外光のエネルギーまたはそれにより発生した熱エネルギーによって、有機基が分解され可視光域における透過損失の増大や着色が起こる。紫外−可視光用光学部品として使用するためには３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上であることが好ましい。
【００２５】
また、軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、かつ溶融性を有する有機無機ハイブリッドガラス状物質である。軟化温度が５０℃未満ではその化学的安定性に問題があり、３５０℃を越えると作業性に問題がでてくる。軟化温度はその処理により変化する傾向にあるが、最終的な軟化温度は１００〜３００℃、さらには１２０〜２８０℃であることがより好ましい。同時に、溶融性を有することが必要である。この溶融性がないと、封着・封止材などに使用する場合、接着性に問題が発生する場合が多いからである。なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は、１０℃/minで昇温したＴＭＡ測定から判断した。すなわち、上記条件で収縮量を測定し、収縮量の変化開始温度を軟化温度とした。
【００２６】
有機無機ハイブリッドガラス状物質を製造する場合において、溶融性を有する原材料の濃縮、溶融後に減圧加熱処理を行い、さらに３００℃以上で高温熱処理することにより製造することが望ましい。熱処理する前の原材料は溶融性を有することが必要である。ここで、溶融性とは文字通り溶融する特性、すなわち、加熱することにより粘性が大幅に下がり、いわゆる溶融状態となる特性を指す。この溶融性がなければ、軟化することも溶融することもできないからである。なお、原材料の溶融・減圧加熱後に行う高温熱処理は３００℃以上の温度で行うことが好ましい。溶融は原材料の均一化を、減圧加熱は原材料全体の構造変化をゆっくりと行うことを、その後の高温熱処理は特定結合の変化を主目的とする。高温熱処理温度を３００℃以上とした理由は、高温熱処理温度が３００℃以下なら多大な時間を要するので、生産性等の産業上のメリットは小さいからである。高温熱処理温度が３００℃以上４００℃以下なら、３０分間以上３時間以下熱処理することが好ましい。また、高温熱処理温度が４００℃以上５５０℃以下なら、３０分間以下熱処理することが好ましい。
【００２７】
また、溶融性を有する原材料はフェニル基を含んでいることが好ましい。有機無機ハイブリッドガラス状物質の構造中に有機官能基Ｒを持つ金属ユニット、例えば（ＲｎＳｉＯ（４−ｎ）/２）（ｎ＝１、２、３から選択）で表されるケイ素ユニットを混入させることが重要である。このケイ素ユニットはフェニル基の金属ユニット(ＰｈｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、メチル基の金属ユニット(ＭｅｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、エチル基の金属ユニット(ＥｔｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)、ブチル基の金属ユニット(ＢｔｎＳｉＯ（４−ｎ）/２)(ｎ＝１〜３)等が代表的であるが、フェニル基の金属ユニットが最も有効であるからである。
【００２８】
また、溶融性を有する原材料はＤユニットを含んでいることが好ましい。Ｄユニットとはケイ素原子の４本の結合手のうち有機置換基との結合を除いた２本すべて又は１本が酸素原子を介してケイ素原子と結合したものであり、モル比で全ケイ素ユニット中の１５％以上５０％以下含有することが望ましい。１５％以下では溶融時の粘度が高すぎ、５０％以上では室温での強度が不十分となるためである。より望ましくは２０％以上４５％以下の含有量である。
【００２９】
また、高温熱処理は３００℃以上５５０℃以下で行うことが好ましい。３００℃未満での熱処理は極めて多大な時間を要するので、産業上のメリットがほとんど認められない一方、５５０℃を越えると反応が早く進みすぎ、その制御が難しくなり、かつ着色の問題が発生することがあるからである。より好ましくは４００℃以上５２５℃以下であり、さらに好ましくは４５０℃以上５００℃以下である。また、熱処理は有機官能基が分解しない程度の時間で行う必要があるので、例えば４００℃以上５５０℃以下で熱処理を行う場合は、熱処理時間が３０分以内であることが好ましい。３０分を越えた熱処理を行うと、有機官能基が分解することがあり、良好なガラス状物質を得られないためである。さらに好ましくは２０分以内、より好ましくは１０分以内である。また、例えば３００℃以上４００℃以下で熱処理を行う場合は、熱処理時間が３時間以内であることが好ましい。これらの条件は、光透過率の要求仕様によっても、有機官能基の種類によっても、さらには着色が許容される条件によっても異なるが、概ね上述の条件となることが多い。
【００３０】
なお、原材料を製造する方法としては、以下のようにして製造されることが好ましい。すなわち、出発原料は金属アルコキシドであり、その原料とする金属アルコキシドと水、酸触媒及びアルコールによる混合工程の後、濃縮工程、溶融工程、減圧加熱工程及び高温熱処理工程を経て製造される原材料が好ましい。この方法によれば、その安定性も高く、良好な品質を保ちながら低コストで製造することもできる。ここで、重要なのは溶融性であり、溶融性を有しない従来のゾルゲル法では製造できないことである。
【００３１】
濃縮工程の上限温度は沸点が１００℃を越すアルコール、例えば１１８℃の１−ブタノールを用いる場合では１００℃以下であるが、沸点が１００℃以下のアルコールでは沸点も考慮する方が望ましい。例えば、エタノールを用いる場合は、その沸点の８０℃以下とした方が良い結果となる傾向にある。これは、沸点を越えると、アルコールが急激に蒸発するので、アルコール量や状態変化から均一反応が達成されにくくなるためであると考えられる。
【００３２】
溶融工程は３０℃〜４００℃の温度で行われることが好ましい。３０℃よりも低い温度では、実質上溶融できない。また、４００℃を超えると、網目を形成する金属元素と結合する有機基が燃焼するために所望の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得られないばかりか、破砕したり、気泡を生じて不透明になったりする。望ましくは、１００℃以上３００℃以下である。
【００３３】
減圧加熱工程では２５０℃以上３００℃以下の温度でかつ０．１Ｔｏｒｒ以下の圧力下で処理されるのが好ましい。２５０℃よりも低い温度では、十分に反応を促進できない。３００℃を超えると、熱分解することがあり、安定したガラス状物質を得ることは難しくなる。このときの圧力が０．１Ｔｏｒｒを越えると、泡残りの問題が発生する。さらに、減圧加熱に要する時間は５分以上必要である。減圧加熱時間は、その処理量、処理温度及び反応活性な水酸基(−ＯＨ)の許容残留量により異なるが、一般的には５分未満では満足できるレベルに到達することは極めて難しい。また、長時間では生産性が下がってくるので、望ましくは１０分以上１週間以内である。
【００３４】
上記の溶融工程及び減圧加熱工程を経ることにより、安定化した有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることができる。従来のゾルゲル法では、前記の溶融工程も減圧加熱工程もないので、本発明の有機無機ハイブリッドガラス状物質を得ることはできない。
【００３５】
なお、加熱による溶融工程および減圧加熱工程において、不活性雰囲気下で行ったり、マイクロ波加熱も有効である。
【００３６】
また、従来のゾルゲル法では触媒として塩酸や硝酸が多く用いられていた。これは、他の触媒ではゲル化時間が長くなるためであったが、本発明の混合工程では硝酸や他の酸は好ましくはなく、塩酸又は酢酸を用いることが好ましい。より好ましいのは、酢酸である。なお、トリフロロ酢酸も有用である。
【００３７】
原料とする金属アルコキシドは有機置換基で置換されたアルコキシシランであり、有機置換基としてフェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基（ｎ−、ｉ−）、ブチル基（ｎ−、ｉ−、ｔ−）、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、メルカプトメチル基、メルカプトプロピル基、３，３，３-トリフルオロプロピル基、３-トリフルオロアセトキシプロピル基、ビニル基、ベンジル基、スチリル基等から、アルコキシル基としてメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基（ｎ−、ｉ−）等から成る金属アルコキシドから選ばれることが好ましい。これらは、有機無機ハイブリッドガラス状物質、特に室温以下の低軟化となる透明状物質を製造する上で極めて有用な原料である。なお、上記以外の金属アルコキシドでも良い。また、金属アセチルアセトナート、金属カルボン酸塩、金属硝酸塩、金属水酸化物、及び金属ハロゲン化物等、ゾルゲル法で使われているものであれば製造は可能である。
【００３８】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、１−プロパノ-ル、２−プロパノール、１−ブタノール、２−メチル−１−プロパノ-ル、２−ブタノール、１.１−ジメチル−１−エタノール等が代表的であるが、これらに限定される訳ではない。
【００３９】
なお、混合工程ではアンモニアを用いることも有効である。このとき、用いるアンモニアはモル比で塩酸又は酢酸の１〜２０倍であることが好ましい。アンモニア、塩酸及び酢酸はいずれも触媒で、アンモニアと酢酸、又はアンモニアと塩酸の組み合わせとなり、アンモニアだけでは良好な結果を示さない。混合工程で用いるアンモニアがモル比で塩酸若しくは酢酸の１倍未満では、アルコキシドが完全に加水分解されずにガラス中にＴ２（−ＯＥｔ）が多く残り化学的安定性が劣るという問題が発生する。一方、混合工程で用いるアンモニアがモル比で塩酸若しくは酢酸の２０倍を越えると、加水分解-重縮合反応が急激に進行し均一な反応が達成されないという問題が発生する。より好ましくは、２〜１０倍の範囲である。
【００４０】
さらに、この場合、溶融工程後に粉砕・洗浄工程を経てアンモニウム塩を除去することが好ましい。アンモニウム塩があると、安定した有機無機ハイブリッドガラス状物質とならないことがあるからである。
【００４１】
また、上記の方法で製造された有機無機ハイブリッドガラス状物質は当然ながら全て対象となるが、その一部又はすべてに不規則網目構造をもつ有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００４２】
以下、実施例に基づき、述べる。
【実施例１】
【００４３】
出発原料には金属アルコキシドのフェニルトリエトキシシラン（PhSi(OEt)３）とジエトキシジフェニルシラン（Ph2Si(OEt)2）を用いた。混合工程として室温で１０ｍｌのフェニルトリエトキシシラン、４５ｍｌの水、２０ｍｌのエタノールに触媒である酢酸を加え、加熱反応工程として６０℃で１時間撹拌後、３ｍｌのジエトキシジフェニルシランを加えてさらに６０℃で２時間撹拌した。その後１５０℃で５時間かけて溶融し、２５０℃で１時間減圧加熱した後、室温まで冷却し透明状のいわゆる原材料を得た。さらに、この原材料を４００℃で５分間高温熱処理し、厚さが１ｍｍの透明状物質を得た。
【００４４】
波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザPL2143AX(EKSPLA,Lithuania)を用いて２５℃でこの透明状物質にレーザ光を１時間照射した。pulse durationは２７ｐｓ、pulse repetition rateは１０Ｈｚ、energy densityは１８０ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００４５】
日立Ｕ３５００形自記分光光度計により、レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるこの透明状物質の光透過率を測定した結果を図１に示す。レーザ照射により３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率がはほとんど変化せず、その低下率は０．４％であり、５％以内であった。
【００４６】
また、レーザ照射前のこの透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は８７．６％であり、８５％以上であった。
【００４７】
この透明状物質の軟化温度は１２４℃であり、フェニル基の分解温度の約５００℃よりも低い温度であった。
【００４８】
なお、有機無機ハイブリッドガラス状物質の軟化温度は、１０℃/minで昇温したＴＭＡ測定から判断した。すなわち、上記条件で収縮量変化から軟化挙動を求め、その開始温度を軟化温度とした。
【００４９】
また、この透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、４００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が変化しなかったことから、高温熱処理後もＤユニットが消失することなく存在することが確認された。また、不規則網目構造を確認できたことも考慮すると、今回得た透明状物質は有機無機ハイブリッドガラス構造をとる物質、すなわち有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【実施例２】
【００５０】
実施例１とほぼ同様の原料及び同様の工程としたが、３００℃で２時間高温熱処理を行い、厚さが１ｍｍの透明状の物質を得た。
【００５１】
実施例１と同様にこの透明状物質にレーザ光を照射し、その前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、ほとんど変化せず、その低下率は０．５％であり、５％以内であった。
【００５２】
また、レーザ照射前のこの透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は８８．２％であり、８５％以上であった。
【００５３】
この透明状物質の軟化温度は１５０℃であり、フェニル基の分解温度の約５００℃よりも低い温度であった。
【００５４】
また、この透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、３００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が変化しなかったことから、高温熱処理後もＤユニットが消失することなく存在することが確認された。また、不規則網目構造を確認できたことも考慮すると、今回得た透明状物質は有機無機ハイブリッドガラス構造をとる物質、すなわち有機無機ハイブリッドガラス状物質である。
【００５５】
（比較例１）
６００℃で高温熱処理を行ったこと以外は実施例１と同様の原料及び同様の工程とし、厚さが１ｍｍの黄色透明状の物質を得た。実施例１と同様にこの黄色透明状物質にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色い照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は１５．５％であり、５％以上であった。
【００５６】
また、レーザ照射前のこの黄色透明状物質の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は６５．５％であり、８５％以下であった。
【００５７】
また、この黄色透明状物質の結合状態をＪＥＯＬ社の磁気共鳴測定装置CMX-400型により測定したところ、６００℃の熱処理後でＤユニットの濃度が低下したことから、高温熱処理にによりＤユニットの一部が消失したことが確認された。
【００５８】
（比較例２）
厚さが１ｍｍのアクリル樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に淡黄色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は５．８％であり、５％以上であった。
【００５９】
また、レーザ照射前のアクリル樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は２２．２％であり、８５％以下であった。
【００６０】
（比較例３）
厚さが１ｍｍのポリカーボネート樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は６．３％であり、５％以上であった。レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるポリカーボネート樹脂板の光透過率を測定した結果を図２に示す。
【００６１】
また、レーザ照射前のポリカーボネート樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は０．１％以下であり、８５％以下であった。
【００６２】
（比較例４）
厚さが１ｍｍのエポキシ樹脂板を用いて実施例１と同様にレーザ光を照射したところ、照射部分に茶色の照射痕が観察された。レーザ照射前後の３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率を測定したところ、低下率は１４．５％であり、５％以上であった。レーザ照射前後の２００〜８００ｎｍにおけるポリカーボネート樹脂板の光透過率を測定した結果を図３に示す。
【００６３】
また、レーザ照射前のエポキシ樹脂板の３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率は４０．９％であり、８５％以下であった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
ＰＤＰを始めとするディスプレイ部品の封着・被覆用材料、光スイッチや光結合器を始めとする光情報通信デバイス材料、ＬＥＤチップを始めとする光学機器材料、光機能性（非線形）光学材料、接着材料等、低融点ガラスが使われている分野、エポキシ等の有機材料が使われている分野に利用可能である。さらには、ＵＶ光照射下での長時間使用に耐えるガラスやセラミックスの代用品としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【図２】本発明の比較例３で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【図３】本発明の比較例４で示したレーザ照射前後の光透過率曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しないことを特徴とする有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項２】
３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項３】
軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項４】
ガラス状物質の一部又はすべてに不規則網目構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項５】
フェニル基を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項１】
３３０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光照射に対し、３００〜８００ｎｍの波長領域における透過率が５％以上低下しないことを特徴とする有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項２】
３００〜３８０ｎｍの波長域における平均透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項３】
軟化温度が５０℃〜３５０℃であり、溶融性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項４】
ガラス状物質の一部又はすべてに不規則網目構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【請求項５】
フェニル基を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機無機ハイブリッドガラス状物質。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１９３９６（Ｐ２００８−１９３９６Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４６１０（Ｐ２００６−１９４６１０）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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