CN117337275A - 陶瓷片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷片的制造方法,包括:一次片成型工序,对包含树脂和陶瓷材料的组合物进行加压而成型为片状;层叠体形成工序,将一次片在厚度方向层叠多片,或者将一次片折叠或卷绕,得到层叠体;切片工序,将层叠体以相对于层叠方向为45°以下的角度进行切片,得到二次片;以及烧制工序,烧制二次片。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷片及其制造方法。
背景技术
陶瓷片一直以来被用于广泛的用途。已知陶瓷片通过对其结构进行控制可提高各种属性。例如,在专利文献1中,提出了:将规定的非铁磁性粉末分散于溶剂中而得到浆料,将浆料在磁场中固化成型后进行烧结的取向性陶瓷烧结体的制造方法;以及,在氧化铝晶体的C面所取向的面上,X射线衍射的(006)衍射强度为(110)衍射强度的1.2倍以上的取向性氧化铝陶瓷烧结体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-193672号公报。
发明内容
发明要解决的问题
近年来,需要与以往提供的陶瓷片的不同属性上优异的陶瓷片。因此,本发明的目的在于提供一种具有新的取向结构的陶瓷片。
用于解决问题的方案
本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究。而且,本发明人新发现,将包含树脂和陶瓷材料的组合物成型为片状,将得到的一次片在厚度方向层叠多片,得到层叠体,将该层叠体进行切片作为二次片,将该二次片烧制,由此得到具有新的取向结构的陶瓷片,进而完成了本发明。
即,本发明的目的在于有利地解决上述问题,本发明的陶瓷片的制造方法的特征在于,包括:一次片成型工序,对包含树脂和陶瓷材料的组合物进行加压而成型为片状,得到一次片;层叠体形成工序,将所述一次片在厚度方向层叠多片,或者将所述一次片折叠或卷绕,得到层叠体;切片工序,将所述层叠体以相对于层叠方向为45°以下的角度进行切片,得到二次片;以及烧制工序,烧制所述二次片。
根据该制造方法,能够高效地提供具有新的取向结构的陶瓷片。
这里,在本发明的陶瓷片的制造方法中,优选在所述烧制工序之前,实施脱脂工序,在300℃以上的环境中加热所述二次片,进行脱脂,在1000℃以上的环境中实施所述烧制工序。根据该制造方法,能够更高效地提供具有新的取向结构的陶瓷片。
另外,脱脂工序和烧制工序中的上述温度为1atm下的温度。
此外,在本发明的陶瓷片的制造方法中,所述一次片的厚度优选为2.5mm以下。根据该制造方法,能够更高效地提供具有新的取向结构的陶瓷片。
此外,在本发明的陶瓷片的制造方法中,以所述树脂和所述陶瓷材料的合计体积为基准,所述一次片中的所述陶瓷材料的体积分数优选为50体积%以上且75体积%以下。根据该制造方法,能够提高具有新的取向结构的陶瓷片的品质。
本发明的目的在于有利地解决上述问题,本发明的陶瓷片是由陶瓷的烧结体构成的陶瓷片,其特征在于:在对所述陶瓷片进行了洛特格林(Lotgering)解析的情况时的a轴的值为正。该陶瓷片具有新的取向结构。
另外,陶瓷片的洛特格林解析能够按照实施例所记载的方法实施。
这里,本发明的陶瓷片优选为,在对所述陶瓷片进行了洛特格林解析的情况时的c轴的值为负。在对陶瓷片进行了洛特格林解析的情况时的c轴的值为负的情况下,a轴的取向性相对高,伴随于此能够呈现合适的属性。
此外,在本发明的陶瓷片中,所述陶瓷也可以包含氧化铝。作为陶瓷,包含氧化铝的陶瓷片的品质优异。
此外,在本发明的陶瓷片中,所述陶瓷还优选包含鳞片状陶瓷。如果陶瓷片包含鳞片状陶瓷,则导热性优异。而且,在本发明的陶瓷片中,所述陶瓷中的所述鳞片状陶瓷的比例优选为65体积%以下。如果鳞片状陶瓷的比例为整个陶瓷的65体积%以下,则能够提高陶瓷片的强度。
发明效果
根据本发明,能够提供具有新的取向结构的陶瓷片。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。
(陶瓷片)
本发明的陶瓷片是由陶瓷的烧结体构成的陶瓷片,具有新的取向结构。更具体而言,本发明的陶瓷片在进行了洛特格林(Lotgering)解析的情况时的a轴的值为正,构成陶瓷片的陶瓷的晶轴中的a轴在陶瓷片的厚度方向进行取向(a轴相对于厚度方向平行)。该陶瓷片的厚度方向的导热性优异,并且具有与陶瓷片的主面的方向相比,厚度方向的导热性高这样的导热性的各向异性。这里,“陶瓷片的主面”的意思是陶瓷片的至少一侧的表面。
在本发明的陶瓷片中,“陶瓷的晶轴中的a轴在陶瓷片的厚度方向进行取向”的意思是,构成陶瓷片的陶瓷晶体在a轴方向进行取向,并且,该a轴方向与陶瓷片的厚度方向大致一致。在陶瓷片中,如果陶瓷晶体的a轴方向在薄片的厚度方向进行取向,则该陶瓷片的导热性优异,并且能够呈现与薄片的主面方向相比,厚度方向的导热性高这样的导热性的各向异性。
在本说明书中,构成陶瓷片的陶瓷晶体“在a轴方向进行取向”,除了在进行了洛特格林解析的情况时的a轴的值为正以外,也能够通过实施例所记载的将通过X射线衍射(X-ray diffraction;XRD)得到的晶体的相当于a轴方向的面中的散射强度除以相当于c轴方向的面中的散射强度而得的值(以下,有时表述为“a/c”)来掌握。
这里,按照实施例所记载的方法,用将a轴方向在陶瓷片的厚度方向进行取向的状态时的a/c的值除以不将a轴方向在陶瓷片的厚度方向进行取向的状态时的a/c的值而得到的值(以下,有时称为“陶瓷的垂直取向参数”。)优选为1.50以上,更优选为1.55以上,优选为3.00以上,进一步优选为3.60以上。如果垂直取向参数的值为该下限值以上,则陶瓷晶体的a轴方向在陶瓷片的厚度方向更良好地进行取向,该陶瓷片的导热性更优异。
陶瓷片在进行了洛特格林解析的情况时的a轴的值(洛特格林因子(Lotgeringfactor))需要为正,更优选为0.010以上,进一步优选为0.020以上。该陶瓷片的厚度方向的导热性更优异并且导热性的各向异性高。另外,进行了洛特格林解析的情况时的a轴的值的上限没有特别限定,例如可为1.000以下。在洛特格林解析的原理上,在完全取向的情况下,洛特格林因子的值为1.000,在无取向的情况下,洛特格林因子的值为零。而且,洛特格林因子的值越接近1,意味着取向度越高。
此外,进一步地,陶瓷片在进行了洛特格林解析的情况时的c轴的值(洛特格林因子)优选为负,优选为-0.0001以下,更优选为-0.0010以下。由于该陶瓷片的a轴相对地进行取向,因此厚度方向的导热性更优异,并且导热性的各向异性高。另外,在进行了洛特格林解析的情况时的c轴的值的下限没有特别限定,例如可为-0.0030以上。在洛特格林解析的原理上,洛特格林因子的值为负的意思是,与无取向样品相比,在c轴进行取向的晶粒的存在比例低,即在c轴以外的轴进行取向的晶粒的存在比例较高。
此外,进一步地,陶瓷片的厚度方向的导热率除以主面方向的导热率得到的值(以下,有时也称为“导热性的各向异性参数”。)优选为1.01以上,更优选为1.05以上。该陶瓷片关于导热性具有各向异性。导热性的各向异性参数的上限值没有特别限定,例如可为3.0以下。
而且,作为构成陶瓷片的陶瓷没有特别限定,可举出氧化铝、钛酸钡、氮化硼、氮化硅、碳化硅、以及羟基磷灰石等。构成陶瓷片的陶瓷优选包含氧化铝。在陶瓷包含氧化铝的情况下,陶瓷片品质高。
进而,构成陶瓷片的陶瓷优选包含鳞片状陶瓷。含有鳞片状陶瓷的陶瓷片的导热性优异。在该情况下,鳞片状陶瓷的相对于陶瓷的总体积的比例优选为65体积%以下,更优选为55体积%以下,进一步优选为40体积%以下。如果鳞片状陶瓷的相对于陶瓷的总体积的比例为上述上限值以下,则陶瓷片的品质高。更详细而言,在按照后述的本发明的制造方法制造陶瓷片时,通过使用鳞片状陶瓷的比例为上述上限值以下的组合物,能够抑制烧制工序中的条片剥离,提高得到的陶瓷片的品质。此外,从使陶瓷的晶轴的取向更良好的观点出发,在陶瓷片含有鳞片状陶瓷的情况下,鳞片状陶瓷的相对于陶瓷的总体积的比例优选为15体积%以上。
这里,构成陶瓷片的陶瓷除了上述的鳞片状陶瓷之外,或者代替上述的鳞片状陶瓷,也可以包含颗粒状陶瓷。而且,陶瓷片由这些陶瓷的烧结体构成。因此,在陶瓷片中,鳞片状陶瓷或颗粒状陶瓷不是分别独立存在的,而是多个个体相互结合而成的致密的结构体。
(陶瓷片的制造方法)
具有上述特征的本发明的陶瓷片能够按照本发明的陶瓷片的制造方法高效地制造。本发明的陶瓷片的制造方法的特征在于,包括:一次片成型工序,对包含树脂和陶瓷材料的组合物进行加压而成型为片状,得到一次片;层叠体形成工序,将一次片在厚度方向层叠多片,或者将一次片折叠或卷绕,得到层叠体;切片工序,将层叠体以相对于层叠方向为45°以下的角度进行切片,得到二次片;以及烧制工序,烧制二次片。进而,本发明的制造方法优选在烧制工序之前,包含脱脂工序,在400℃以上的环境中加热二次片,进行脱脂。以下,对各工序进行说明。
<一次片成型工序>
在一次片成型工序中,对包含树脂和陶瓷材料的组合物进行加压而成型为片状,得到一次片。
[组合物]
这里,能够将树脂、陶瓷材料以及任意其他成分进行混合来制备组合物。
-陶瓷材料-
作为陶瓷材料,能够使用本发明的陶瓷片所能够包含的、由上述的各种陶瓷构成的陶瓷材料。在陶瓷材料为颗粒状的情况下,没有特别限定,能够使用体积平均粒径D50为0.4μm以上且10.0μm以下的颗粒状陶瓷材料。此外,在陶瓷材料为鳞片状的情况下,没有特别限定,能够使用体积平均粒径D50为2μm以上且10μm以下的鳞片状陶瓷材料。另外,陶瓷材料为“颗粒状”的意思是长径比为5以下。这里,使用SEM(扫描电子显微镜)观察陶瓷材料,对任意的50个陶瓷材料测定最大直径(长径)和与最大直径正交的方向的粒径(短径),计算长径与短径的比(长径/短径)的平均值,由此能够求出长径比。另外,在上述中,例如,在使用SEM观察鳞片状陶瓷材料的情况下,“长径”指该鳞片状陶瓷材料所具有的主面的长轴的方向的长度,“短径”指在与该主面相同的平面上与该主面的长轴正交的方向的长度。
进而,在陶瓷材料中,优选晶粒的c轴在厚度方向具有取向倾向。这里,颗粒状陶瓷材料的“厚度”方向是指,确定将颗粒状陶瓷材料近似为拟椭球体的情况下的最长轴,求出与该最长轴正交的两个轴(它们也相互正交),将该两个轴中的短的轴的方向看作厚度方向。此外,在鳞片状陶瓷材料中,将与主面方向垂直的方向看作厚度方向。这里,在陶瓷材料中“晶粒的c轴具有取向倾向”的意思是,晶粒在次级晶体(即陶瓷材料)之中有规律地排列。而且,如果使用本发明的制造方法使这样的陶瓷材料进行取向,则更容易产生取向的效果。
-树脂-
作为树脂,没有特别限定,能够使用各种树脂。作为这样的树脂,可举出例如直链状或支链状的高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯系结晶性树脂;直链状或支链状的高密度聚丙烯、低密度聚丙烯等聚丙烯系结晶性树脂;以及由聚甲基戊烯、聚丁烯、聚甲基丁烯、聚甲基己烯、聚乙烯基萘、聚二甲苯等表示的聚烯烃系结晶性树脂;由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯、芳香族聚酯等表示的聚酯系结晶性树脂;由尼龙-6、尼龙-66、尼龙-12、聚酰胺酰亚胺等表示的聚酰胺系结晶性树脂;由聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等表示的氟系结晶性树脂;作为其他,可举出松香系树脂、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、间同立构聚苯乙烯、聚甲醛、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、纤维素、缩醛树脂、氯化聚醚、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、液晶聚合物(芳香族多环缩合系聚合物)等结晶性树脂;以及丙烯腈-丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、硅橡胶、氟橡胶等弹性体。其中,优选丙烯腈-丁二烯橡胶。
-其他成分-
作为可在组合物中任意配合的其他成分,根据需要,能够进一步配合可用于一次片的成型的其他成分。而且,作为可在组合物中配合的其他成分,没有特别限制,可举出例如交联剂;反应引发剂;红磷系阻燃剂、磷酸酯系阻燃剂等阻燃剂;脂肪酸酯系增塑剂等增塑剂;聚氨酯丙烯酸酯等韧性改良剂;氧化钙、氧化镁等吸湿剂;硅烷偶联剂、钛偶联剂、酸酐等黏合力提高剂;非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂等润湿性提高剂;无机离子交换体等离子捕捉剂等。
另外,上述的成分的混合没有特别限制,能够使用捏合机;亨舍尔混合机(Henschel mixer)、霍巴特混合机(Hobart mixer)、高速混合机等混合机;双轴混炼机;辊等已知的混合装置进行。此外,混合也可以在溶剂的存在下进行。也可以预先在溶剂中溶解或分散树脂作为树脂溶液,与陶瓷材料和任意其他成分混合。而且,混合时间例如能够为5分钟以上且60分钟以下。此外,混合温度例如能够为5℃以上且160℃以下。
[组合物的成型]
而且,像上述那样制备的组合物能够在任意地进行脱泡和粉碎后进行加压而成型为片状。能够将这样对组合物进行加压成型而得到的片状物作为一次片。另外,在混合时使用了溶剂的情况下,优选在去除溶剂后成型为片状,例如,如果使用真空脱泡进行脱泡,则能够在脱泡时同时进行溶剂的去除。
这里,针对组合物,只要是加载压力的成型方法,则没有特别限制,能够使用压制成型、压延成型或挤出成型等已知的成型方法成型为片状。
[一次片]
而且,在对组合物进行加压成型为片状而得的一次片中,推测为陶瓷材料主要在面内方向整齐排列。在一次片的阶段,在面内方向整齐排列的“陶瓷材料”是作为多个晶粒的集合体的多晶体。在一次片中,多晶体在面内方向整齐排列,但推测为构成多晶体的多个晶粒的晶轴在该阶段与作为原材料的多晶体的状态基本没有变化。通过经过后述的层叠体形成工序进而经过切片工序,结果在得到的陶瓷片中,a轴的取向度变高。
一次片的厚度优选为2.5mm以下,更优选为2.0mm以下,进一步优选为1.5mm以下。如果一次片的厚度为上述上限值以下,则能够良好地抑制由后续的烧制工序中的收缩导致薄片上产生龟裂,或薄片破裂,能够高效地形成陶瓷片。另外,一次片的厚度的下限值没有特别限定,例如可为0.1mm以上。
而且,以树脂和陶瓷材料的合计体积为基准,一次片中的陶瓷材料的体积分数优选为50体积%以上,更优选为55体积%以上,进一步优选为60体积%以上,优选为75体积%以下,更优选为70体积%以下。如果一次片中的陶瓷材料的体积分数为上述下限值以上,则能够良好地抑制后述的烧制工序中在陶瓷片产生龟裂或破裂,或者能够减小烧制收缩,能够提高得到的陶瓷片的品质。如果一次片中的陶瓷材料的体积分数为上述上限以下,则通过防止烧制前的一次片自身的龟裂和破裂,能够提高得到的陶瓷片的品质。
<层叠体形成工序>
在层叠体形成工序中,将一次片在厚度方向层叠多片,或者将一次片折叠或卷绕,得到层叠体。这里,通过一次片的折叠形成层叠体没有特别限制,能够通过使用折叠机将一次片以固定宽度折叠而进行。此外,通过一次片的卷绕形成层叠体没有特别限制,能够通过绕与一次片的短边方向或长边方向平行的轴卷绕一次片而进行。此外,通过一次片的层叠形成层叠体没有特别限制,能够使用层叠装置而进行。例如,如果使用片层叠装置(日机装株式会社制、产品名“Hi-Stacker”)则能够抑制空气进入层间,因此能够高效地得到良好的层叠体。
另外,在层叠工序中,优选对得到的层叠体一边加热一边在层叠方向进行加压(二次加压)。通过对层叠体一边加热一边进行在层叠方向加压的二次加压,能够促进层叠的一次片彼此间的熔接。
这里,在层叠方向对层叠体进行加压时的压力能够为0.05MPa以上且0.50MPa以下。此外,层叠体的加热温度没有特别限定,优选为50℃以上且170℃以下。进而,层叠体的加热时间例如能够为10秒以上且30分钟以下。
另外,在将一次片层叠、折叠或卷绕而得的层叠体中,推测为陶瓷材料(多晶体)在与层叠方向大致正交的方向进行取向。例如,在陶瓷材料包含鳞片状陶瓷的情况下,推测为该鳞片状陶瓷所具有的主面的长轴的方向与层叠方向大致正交。
<(iii)切片工序>
在切片工序中,将上述的工序中得到的层叠体以相对于层叠方向为45°以下的角度进行切片,得到二次片。这里,作为将层叠体进行切片的方法没有特别限定,可举出例如多刃法、激光加工法、水射流法、刀加工法等。其中,从容易使二次片的厚度均匀的方面出发,优选刀加工法。此外,作为将层叠体进行切片时的切割工具没有特别限定,能够使用具备具有狭缝的平滑的盘面和从该狭缝部突出的刃部的切片构件(例如,具有锐利的刀刃的刨刀、切片机)。
另外,从提高得到的陶瓷片的厚度方向的导热性的观点出发,将层叠体进行切片的角度优选相对于层叠方向为30°以下,更优选相对于层叠方向为15°
以下,优选相对于层叠方向为大致0°(即沿层叠方向的方向)。
而且,在这样进行而得到的二次片中,陶瓷材料(多晶体)在厚度方向良好地进行取向,厚度方向的导热性优异。
<脱脂工序>
在可任意实施的脱脂工序中,在300℃以上的环境中加热二次片,进行脱脂。脱脂工序中的环境的温度更优选为350℃以上,进一步优选为400℃以上。脱脂工序中的加热温度的上限需要低于烧制工序的环境的温度,例如可为600℃以下。如果脱脂工序中的环境的温度为上述下限值以上,则能够不残留一次片中所包含的树脂而进行脱脂工序。此外,如果脱脂工序中的环境的温度为上述上限以下,则能够不使一次片中所包含的树脂碳化而进行脱脂工序。
这里,脱脂工序优选在惰性气体(例如,氮气和氩气等)的环境下在常压(1atm)下实施。
<烧制工序>
在烧制工序中,烧制二次片。烧制工序中的环境优选为1000℃以上,更优选为1500℃以上,优选为2000℃以下。如果烧制工序中的环境的温度为上述下限值以上,则能够更致密地烧结陶瓷。
这里,烧制工序与脱脂工序相同,优选在惰性气体(例如,氮气和氩气等)的环境下,在常压(1atm)下实施。
根据包含如上工序的本发明的制造方法,能够高效地制造本发明的陶瓷片,即由陶瓷的烧结体构成的陶瓷片,其中,构成该陶瓷片的陶瓷的晶轴中的a轴在陶瓷片的厚度方向进行取向。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行具体的说明,但本发明不限定于这些实施例。另外,在以下的说明中,只要没有特别限定,表示量的“%”和“份”为质量基准。
在各实施例和各比较例中,各种属性和评价分别按照以下的方法进行测定或评价。
<导热率>
对于陶瓷片的主面内,通过以下的方法分别测定热扩散率α(m2/s)、定压比热Cp(J/g·K)以及比重ρ(g/m3)。
[热扩散率α(m2/s)]
使用热物性测定装置(株式会社BETHEL制、产品名“热波分析仪TA35”),测定X、Y、Z方向的热扩散率。
[定压比热Cp(J/g·K)]
使用差示扫描量热仪(株式会社理学制、产品名“DSC8230”),测定10℃/分钟的升温条件下的比热。
[比重ρ(g/m3)]
使用自动比重计(东洋精机株式会社制、商品名“DENSIMETER-H”),测定比重(密度)(g/m3)。
然后,使用得到的测定值代入下述式(I):
λ=α×Cp×ρ…(Ⅰ),
对于陶瓷片,求出X、Y、Z方向的导热率λ(W/m·K)。
<导热性的各向异性>
使用上述求出的对于陶瓷片的X、Y、Z方向的导热率λ,将Z方向的导热率除以X方向的导热率和Y方向的导热率中的较大值,计算导热性的各向异性。
<XRD图谱的测定>
对于在实施例、比较例(但是,除了比较例2)中得到的陶瓷片和作为无取向样品的陶瓷颗粒,在使用XRD装置(株式会社理学制、商品名“RINT2200”)照射X射线时的2θ=20~90°的范围测定XRD图谱。作为无取向样品的陶瓷颗粒,是将各实施例、比较例中得到的陶瓷片在研钵中粉碎至成为粉末状而制备的。具体而言,使用CuKα射线,以电压40kV、电流400mA的条件进行测定。另外,对于陶瓷片,对片表面测定XRD图谱。
《洛特格林解析》
然后,按照洛特格林法,根据得到的XRD图谱计算a轴取向度和c轴取向度。具体而言,按照下述步骤计算与各轴的取向度相关的洛特格林因子f。
使用从作为对象的结晶面衍射的X射线的峰强度,通过下式(1)计算洛特格林因子f,
f=(ρ-ρ0)/(1-ρ0) (1)。
这里,ρ0使用无取向样品的X射线的衍射强度(I0)来计算,在c轴取向的情况下,作为与c轴垂直的全部的面(C轴垂直面)的衍射强度的合计相对于整个衍射强度的和(∑I0(hkl))的比例,通过下式(2)求出,
ρ0=∑Io(C轴垂直面)/∑I0(hkI) (2)。
ρ使用取向样品的X射线的衍射强度(I)来计算,在c轴取向的情况下,作为C轴垂直面的衍射强度的合计相对于整个衍射强度的和(∑I(hkl))的比例,与上式(2)相同,通过下式(3)求出,
ρ=∑I(C轴垂直面)/∑I(hkI) (3)。
在a轴取向的情况下,也按照与上述相同的要领计算洛特格林因子f。
《散射强度比的计算》
对于使用氧化铝作为陶瓷材料的实施例1~7、以及比较例1~2,将XRD图谱中的(300)面的散射强度(2θ=68°;相当于a轴方向的面的散射强度)除以(006)面的散射强度(2θ=37°;相当于c轴方向的面的散射强度),评价a轴方向的取向的程度(a/c)。
对于使用钛酸钡作为陶瓷材料的实施例8和比较例3,将XRD图谱中的(200)面的散射强度(2θ=44.8°;相当于a轴方向的面的散射强度)除以(002)面的散射强度(2θ=45.4°;相当于c轴方向的面的散射强度),评价a轴方向的取向的程度(a/c)。
<垂直取向参数>
关于垂直取向参数,对于使用氧化铝作为陶瓷材料的实施例1~7,将这些例子中计算出的a/c的值作为“将a轴方向在陶瓷片的厚度方向进行取向的状态时的a/c的值”使用,将如上所述求出的比较例1的a/c的值作为“不将a轴方向在陶瓷片的厚度方向进行取向的状态时的a/c的值”使用,将前者除以后者,计算陶瓷的垂直取向参数。
对于使用钛酸钡作为陶瓷材料的实施例8,将在实施例8中计算出的a/c的值除以在比较例3中计算出的a/c的值,计算陶瓷的垂直取向参数。
<陶瓷片的品质>
通过目视评价得到的陶瓷片的品质。在二次片的烧制收缩大的情况下,确认了在烧制工序中产生条片彼此分离的不良情况。
A:没有条片剥离,以一片薄片的方式烧制而成。
B:在1~4处产生条片的剥离,烧制后的薄片分离为2~5片(部分)。
C:在一片薄片内有5处以上存在条片的剥离,烧制后的薄片分离为6片以上。
(实施例1)
<一次片成型工序>
<<组合物的制备>>
将作为树脂的62份的在常温常压下为液体的丁腈橡胶(NBR)(日本瑞翁株式会社制、商品名“Nipol 1312”、分解开始温度:336℃)和62份的在常温常压下为固体的丁腈橡胶(NBR)(日本瑞翁株式会社制、商品名“Nipol 3350”、分解开始温度:375℃)、以及作为陶瓷材料的700份的颗粒状氧化铝材料(日本轻金属株式会社制、商品名“LS-711C”、体积平均粒径:0.5μm、长径比:1.2),使用加压捏合机(日本斯频德制造株式会社制),在温度150℃进行20分钟搅拌混合。
<<一次片的成型>>
接下来,用实施了喷砂处理的厚度50μm的PET膜(保护膜)夹着50g的得到的组合物,以辊间隙1000μm、辊温度50℃、辊线压50kg/cm、辊速度1m/分钟的条件进行压延成型(一次加压),得到厚度1.0mm的一次片。
<层叠体形成工序>
接下来,将由上述得到的一次片裁断成纵150mm××横150mm×厚0.8mm,在一次片的厚度方向层叠188片,进而,以温度120℃、压力0.1MPa,在层叠方向压制(二次加压)3分钟,由此得到高度约150mm的层叠体。
<切片工序>
然后,一边以0.3MPa的压力挤压被二次加压的层叠体的层叠侧面,一边使用木工用切片机(株式会社丸仲铁工所制、商品名“精工刨床SUPER MECA-S”),以相对于层叠方向为0度的角度(换言之,在层叠的一次片的主面的法线方向)进行切片,由此得到纵150mm××横150mm×厚0.30mm的二次片。
<脱脂工序~烧制工序>
之后,将得到的二次片在常压的氮环境下以400℃加热3天,进行脱脂工序,使树脂成分燃烧(脱脂工序),接下来,在相同环境下使温度以10℃/分钟的方式升温至1600℃,进行1天的烧制(烧制工序)。
使用得到的陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例2)
当在一次片成型工序中制备组合物时,将作为陶瓷材料的颗粒状氧化铝材料变更为更大径的颗粒状氧化铝材料(日本轻金属株式会社制、商品名“LS-130F”、体积平均粒径:3μm、长径比:1.2),除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例3)
当在一次片成型工序中制备组合物时,将各种树脂的配合量、以及颗粒状氧化铝材料的配合量变更为如表1所示,进而,添加158份的鳞片状氧化铝材料(金生兴业株式会社制、商品名“SERATH”、体积平均粒径:10μm、长径比:1.8)作为陶瓷材料,除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例4~5)
当在一次片成型工序中制备组合物时,将各种树脂的配合量、以及各种陶瓷材料的配合量分别变更为如表1所示,除此以外,与实施例3同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例6)
当在一次片成型工序中制备组合物时,将各种树脂的配合量、以及陶瓷材料的配合量分别变更为如表1所示,除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例7)
当在一次片成型工序中成型一次片时,变更为厚度为2.0mm,除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(实施例8)
当在一次片成型工序中制备组合物时,将各种树脂的配合量变更为如表1所示,进而,添加900份的钛酸钡(日本化学工业株式会社制、商品名“BESPA”、体积平均粒径:10μm、长径比:1.1、比重:6.02)作为陶瓷材料,除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片,进行各种测定和评价。结果示于表1。
(比较例1)
将在一次片成型工序中得到的一次片裁断成50mm×50mm(厚度为1.0mm),不提供至切片工序而直接提供至脱脂工序和烧制工序,除此以外,与实施例1同样地进行,得到陶瓷片。对于得到的陶瓷片,进行与实施例1相同的各种测定和评价。结果示于表1。
(比较例2)
不将经过了与实施例1相同的一次片成型工序、层叠体形成工序、以及切片工序的二次片提供至脱脂工序~烧制工序。对于得到的陶瓷片,与实施例1相同地测定导热率,计算导热性的各向异性参数。
(比较例3)
将在一次片成型工序中得到的一次片裁断成50mm×50mm(厚度为1.0mm),不提供至切片工序而直接提供至脱脂工序和烧制工序,与实施例8同样地进行,得到陶瓷片。对于得到的陶瓷片,进行与实施例8相同的各种测定和评价。结果示于表1。
[表1]
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通过表1可知,由在实施例1~8中得到的陶瓷的烧结体构成的陶瓷片具有在进行了洛特格林解析的情况时的a轴的值为正,陶瓷片中的陶瓷材料的a轴取向方向为垂直方向(陶瓷片的厚度方向)的、新的取向结构。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供具有新的取向结构的陶瓷片。
Claims (9)
1.一种陶瓷片的制造方法,包括:
一次片成型工序,对包含树脂和陶瓷材料的组合物进行加压而成型为片状,得到一次片;
层叠体形成工序,将所述一次片在厚度方向层叠多片,或者将所述一次片折叠或卷绕,得到层叠体;
切片工序,将所述层叠体以相对于层叠方向为45°以下的角度进行切片,得到二次片;以及
烧制工序,烧制所述二次片。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其中,
在所述烧制工序之前,实施脱脂工序,在300℃以上的环境中加热所述二次片来进行脱脂,
在1000℃以上的环境中实施所述烧制工序。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法,其中,
所述一次片的厚度为2.5mm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的制造方法,其中,
以所述树脂和所述陶瓷材料的合计体积为基准,所述一次片中的所述陶瓷材料的体积分数为50体积%以上且75体积%以下。
5.一种陶瓷片,其由陶瓷的烧结体构成,其中,
在对所述陶瓷片进行了洛特格林解析的情况下的a轴的值为正。
6.根据权利要求5所述的陶瓷片,其中,
在对所述陶瓷片进行洛特格林解析的情况下的c轴的值为负。
7.根据权利要求5或6所述的陶瓷片,其中,
所述陶瓷包含氧化铝。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的陶瓷片,其中,
所述陶瓷包含鳞片状陶瓷。
9.根据权利要求8所述的陶瓷片,其中,
所述陶瓷中的所述鳞片状陶瓷的比例为65体积%以下。
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